Przedmiot: Substancje kontrolowane
Wykład 7a:
Obiegi rzeczywisty - wykres Bambacha29.04.2014
1
Obieg z regeneracją ciepła
2
Rys.1. Schemat urządzenia jednostopniowego z regeneracją
ciepła: 1- parowacz, 2- sprężarka, 3 – skraplacz, 4 – wymiennik
regeneracyjny, 5 – zawór rozprężny
Obieg rzeczywisty chłodziarki sprężarkowej
Założenia obiegu z regeneracja
4
Analiza obiegu teoretycznego z regeneracją ciepła i stratami
prowadzona jest przy następujących założeniach uwzględniając szereg
odstępstw od obiegu „suchego Lindego” a występujących w obiegach
rzeczywistych:
• występuje przegrzanie termostatycznego zaworu rozprężnego,
• występuje przegrzanie na trasach ssawnych,
• występuje przegrzanie par czynnika w wymienniku regeneracyjnym
(pracującym z założoną sprawnością wymiany ciepła),
• następuje niecałkowite odparowania czynnika z krążącego w obiegu
roztworu olej/czynnik chłodniczy (w wyniku obecności oleju tworzącego
roztwór z czynnikiem powstaje sytuacja, iż równolegle stopień suchości
pary jest mniejszy od jedności i występuje przegrzanie par czynnika),
• nieizentropowość procesu sprężania.
Obieg lewobieżny teoretyczny z regeneracją ciepła
5Rys.2. Obieg teoretyczny z regeneracją ciepła i stratami w układzie
lgp-h
Stopień odwracalności obiegów chłodniczych
W celu określenia wpływu regeneracji ciepła porównano stopnie
odwracalności obiegów: z regeneracją i przegrzanego. Stopień
odwracalności obiegu jest definiowany jako stosunek:
gdzie: ε – sprawność termiczna dowolnego obiegu chłodniczego
εc- sprawność termiczna lewobieżnego obiegu Carnota
To- temperatura chłodzenia
Tk- temperatura otoczenia
qom –właściwa masowa wydajność chłodnicza
w – jednostkowa praca sprężania obiegu
6
Stopień odwracalności obiegów chłodniczych
odpowiednio stopień odwracalności obiegu z regeneracją ciepła:
oraz obiegu przegrzanego:
gdzie: qo mr – właściwa masowa wydajność chłodnicza obiegu z regeneracją
qo mr – właściwa masowa wydajność chłodnicza obiegu przegrzanego
Δhwr – jednostkowa ilość ciepła wymienionego w wymienniku regeneracyjnym
wr – jednostkowa praca sprężania obiegu z regeneracją
wp – jednostkowa praca sprężania obiegu przegrzanego
ηwr – sprawność cieplna wymiennika regeneracyjnego 7
Oleje w chłodziarce sprężarkowej
Olej w obiegu chłodniczych
9
Uwzględnienie obecności roztworu olej/czynnik i jego wpływu na
właściwą wydajność chłodniczą obiegu wymaga znajomości wykresu
koncentracja – entalpia R404A i oleju poliestrowego. Obecnie brak jest
takich danych w literaturze, w związku z tym założono że właściwości
roztworu R404A/olej poliestrowy są podobne do tych jakie posiadał roztwór
R 12 / olej mineralny (wykres Bambacha).
Przypominając w skrócie:
gdzie: mcz – masa czynnika w roztworze określana koncentracją ξ8,
mo – masa oleju w roztworze.
Masa wydzielonej pary czynnika z wrzącego roztworu:
10
jednocześnie masa pozostałości czynnika w roztworze:
stąd:
gdzie: ξ8 – koncentracja początkowa czynnika w ciekłym roztworze w
układzie jednofazowym
ξ2 – koncentracja końcowa czynnika w ciekłym roztworze na
wyjściu z parowacza
Wpływ obecności roztworu w obiegu chłodniczym
Właściwa wydajność chłodnicza w obiegu z roztworem
czynnik - olej
11
gdzie: h2c – entalpia właściwa ciekłego czynnika w roztworze o koncentracji ξ2 przy ciśnieniu
wrzenia i temperaturze t2
h2p – entalpia właściwa par czynnika przy ciśnieniu wrzenia i temperaturze t2
h7 – entalpia właściwa ciekłego czynnika w roztworze o koncentracji ξ8 i temperaturze t7
12
Zakładając, że procesy zachodzące w trakcie wrzenia roztworu w
obiegach teoretycznych są bliskie stanu równowagi i że wrzenie
przebiega przy stałym ciśnieniu i temperaturze, stąd stopień suchości
pary na wyjściu z parowacza:
Właściwa wydajność chłodnicza w obiegu przegrzanym będzie
Wpływ obecności roztworu w obiegu chłodniczym
13
W obiegu z regeneracją ciepła należy uwzględnić sprawność cieplną wymiennika
regeneracyjnego definiowaną zależnością:
gdzie: Qm – maksymalnie możliwa ilość wymienianego ciepła, jest to ilość ciepła wymieniona
między „czynnikami”, gdy czynnik o mniejszej wielkości ciepła właściwego osiągnie
temperaturę początkową czynnika o większej wielkości ciepła właściwego
Qr - ilość wymienianego ciepła w wymienniku regeneracyjnym
Wpływ obecności roztworu w obiegu chłodniczym
14
Ponieważ dla czynników pochodnych CFC zachodzi c’x > c’’x , stąd
dochłodzenie ciekłego czynnika jest zawsze mniejsze od przegrzania par;
więc dla czystego czynnika byłoby:
W obiegu z krążącym roztworem olej-czynnik chłodniczy występuje bardziej złożony
proces, a mianowicie doparowywanie pozostałości czynnika z roztworu. Właściwa
wydajność chłodnicza obiegu z regeneracją, to
gdzie: h2c – entalpia właściwa ciekłego czynnika w roztworze o koncentracji ξ3 przy ciśnieniu (po
– Δp) i temperaturze t3,
h3c – entalpia właściwa par czynnika przy ciśnieniu (po – Δp) i temperaturze t3
Wpływ obecności roztworu w obiegu chłodniczym
15
Wykres h-x dla R12-olej wg Bambacha
Wyniki obliczeń
16
Rys.. Stopień odwracalności obiegu
przegrzanego w zależności od temperatury
wrzenia to = - 30oC ÷ 0oC i skraplania tk =
30oC oraz koncentracji czynnika w
roztworze ξ = 0,98; 0,95; 0,90
Wyniki obliczeń
17
Rys.. Stopień odwracalności obiegu
z regeneracją w zależności od temperatury
wrzenia to = - 30oC ÷ 0oC i skraplania tk =
30oC oraz koncentracji czynnika w
roztworze ξ = 0,98; 0,95; 0,90
Wyniki obliczeń
18
Rys.. Stopień odwracalności obiegu z
regeneracją w zależności od temperatury
wrzenia to = - 30oC ÷ 0oC i skraplania tk =
40oC oraz koncentracji czynnika w
roztworze ξ = 0,98; 0,95; 0,90
3. Obliczenia obiegu Z REGENERACJĄ ciepła: DtTZR=5K ; DtSS=15K; Dtd=5K; sprężanie izentropowe i nieizentropowe
Qo= 8 kW
to=-16oC
to= 30oC
Wyznaczyć : efektywność - COP; N -moc sprężarki, Qk – moc skraplacza
Jaki jest wpływ regeneracji na obieg?
Jaka jest sprawność wymiennika regeneracyjnego?
Top Related