Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
17
В С Т У П
Лабораторний практикум з курсу "Теоретичні основи теплотехніки" є одним із важливих етапів при підготовці фахівців механічного спрямування, що мають працювати в різноманітних галузях промисловості . Він призначений для ознайомлення студентів з тепловими процесами. машинами, апаратами, методами їхнього теоретичного розрахунку та практичного використання в хімічній харчовій, та деяких інших галузях переробної промисловості, машинобудівному виробництві тощо. В ході його виконання студенти знайомляться із змістом фізичних явищ, що лежать в основі проведення різноманітних теплових процесів, з моделями та промисловими взірцями апаратів і машин, що призначені для їх здійснення, з контрольно-вимірювальними приладами та ін.
Дані методичні вказівки складені з таким розрахунком, щоб студенти могли самостійно підготуватися до проведення роботи. Вказівки містять тему роботи, мету, завдання до виконання.
При проходженні практикуму студенти виконують 6 робіт (тривалість кожної – 2 … 4 години). Послідовність виконання робіт регулюється викладачем. Після закінчення роботи студенти подають індивідуальний звіт про роботу (основний матеріал для заліку), виконаний на 3 -- 4 стандартних аркушах формату А4 (297х210 мм) з одного боку, без рамок, поля – 25, 20, 15, 15 мм.
Перед початком роботи з обладнанням та установками необхідно вивчити зміст роботи, ознайомитись з обладнанням, схемами та вивчити інструкцію по роботі. Робота з установками та обладнанням дозволяється тільки з відома викладача та під його наглядом після відповіді на контрольні питання (включаючи питання з правил техніки безпеки) та одержання дозволу.
Про всі помічені неполадки і несправності студенти зобов’язані негайно доводити до відома викладача або лаборанта.
При підготовці до лабораторних робіт студентам необхідно вивчити відповідні теми теоретичної частини курсу. Контрольні запитання при захисті робіт - у межах матеріалу роботи та вимог до звіту (п. 1 - 5 методичних вказівок до відповідної роботи).
Лабораторна робота №1
Випробування поршневого компресора
Мета роботи: практичне ознайомлення з устроєм та роботою одноступеневого двоциліндрового компресора та визначення його основних характеристик.
І. Теоретичні відомості
У виробничих процесах переробці піддають значні кількості газів та їх сумішей при тиску, що відрізняється від атмосферного. Крім того, стиснуті гази використовують також для допоміжних цілей (для передавання, переміщення, розпилу різних речовин та інше). Зміна стану газу зі зміною об’єму та тиску може відбуватися: ізотермічно, адіабатно або політропічно. На практиці необхідно визначити роботу, що витрачається (теоретично) на стиск газу. При ізотермічному процесі на стиск газу потрібно витрачувати роботу:
Lі3=P1V1ln P2/P1 , [Дж], (1.1)
при адіабатному:
Lад=(K/(K-1))P1V1 [(P2/P1) (K-1)/K-1] , [Дж] (1.2)
де P1, P2 - початковий та кінцевий тиск газу (до та після стиску);
при політропному:
Ln=(m/(m-1))P1V1 [(P2/P1) (m-1)/m-1] , [Дж] (1.3)
де V1 - початковий об’єм газу,м3;
K=Cp/Cv -показник адіабати;
m=(Cn - Cp)/(C-Cv) -показник політропи (для повітря m =1,25);
Cp, Cv, Cn -питома теплоємність при сталому тиску, об’єму та теплоємність політропного процесу, відповідно, Дж/кгK.
Витрата роботи менша при ізотермічному стиску. При адіабатному процесі не тільки підвищується витрата роботи, але одночасно підвищується температура настільки, що для запобігання руйнуванню або зіпсуванню машини її треба охолоджувати.
На практиці для контролю за роботою компресора користуються індикаторними діаграмами (рисунок 1), на яких відображають тиск та об’єм, що фактично вимірюють при роботі компресора. Теоретично всмоктування газу компресором починається з моменту зсування поршня з верхньої мертвої точки, тоді ж як в дійсності, через наявність шкідливого простору між поршнем та головкою циліндра, в останньому завжди є газ, що стиснутий до тиску P2 в лінії нагнітання. Тому для того, щоб починалось всмоктування, цей тиск повинен впасти нижче тиску в лінії всмоктування, тобто до початку всмоктування поршень повинен пройти деяку відстань.
Внаслідок наявності стиснутого газу у шкідливому просторі при русі поршня від одного крайнього положення до іншого в циліндр буде всмоктано об’єм Vд , дещо менший за такий, що описує поршень за один хід V1. Відношення об’єму газу, що фактично подається до об’єму, що описує поршень називають коефіцієнтом подачі, або об’ємним к.к.д. компресора:
l0 = Vд/ V1 . (1.4)
Об’ємний к.к.д. компресора враховує вплив шкідливого простору. Його визначають за формулою:
l0= 1 - e [(P2/P1)1/ m -1] , (1.5)
де e = (V0 - V1)/V1 - коефіцієнт шкідливого простору;
V0 - повний об’єм циліндра.
Об’ємний к.к.д. компресора може бути визначений графічно за допомогою індикаторної діаграми:
Рисунок1. Індикаторна діаграма компресора.
Практично числове значення об’ємного ККД залежить від тиску, до якого стиснуто газ. Чим він більше, тим більший об’єм посяде останній у шкідливому просторі газ при розширенні, тим менший об’єм свіжого газу буде всмоктано в компресор. Підвищуючи тиск газу можна дійти такого стану, коли газ, що залишився в шкідливому просторі, при зворотній ході поршня посідає весь об’єм циліндра, таким чином фактично всмоктування свіжого газу не відбувається, тобто l0 = 0 , або з рівняння /5/ маємо:
P2max/P1 = ((1+ e)/ e)m, (1.6)
де P2max - поріг стиску компресора.
За один оберт кривошипа через компресор пройде об’єм повітря, що дорівнює:
V1=і F S = і (( d2)/4) S , [м3] , (1.7)
а продуктивність компресора без урахування впливу шкідливого простору
Vc = V1 n [м3/с ], (1.8)
де і -кількість циліндрів компресора;
F -площа поршня ( d -діаметр, м), м2;
S -хід поршня, м;
n -швидкість обертання кривошипа або колінвала компресора, об/сек.
Фактично об’єм повітря, що нагнітає компресор, менше об’єму, що визначений за індикаторною діаграмою, через витрати через нещільності у клапанах, витрати стиску у процесі всмоктування, підігрів газу на вході в циліндр при доторканні з розігрітими стінками та газу у шкідливому простоті, а також внаслідок вологості газу, що стискається.
2. Опис установки
Установка являє собою одноступеневий двоциліндровий компресор односторонньої дії. Стиск газу компресором здійснюється за рахунок зворотньо - поступового руху поршнів, кожен з котрих має діаметр 75 мм та хід - 85 мм. В просторі за поршнем створюється розрідження, за рахунок якого відбувається відкриття клапану всмоктування, повітря при цьому всмоктується в циліндр. Під час руху поршня в зворотньому напрямку клапан всмоктування закривається, починається стиск газу. Коли тиск у циліндрі перевищує тиск газу у нагнітальному трубопроводі, відкривається клапан нагнітання, стиснутий газ виштовхується при сталому тиску Р2 та температурі t2 у ресивер, на якому встановлено манометр та запобіжний клапан. Колінчатий вал компресора обертається зі швидкістю 1000 об/хв. На виході повітря з ресивера є пробковий кран, яким регулюють тиск у ресивері, а також труба для вимірювання дійсної продуктивності компресора за допомогою анемометра, а також діфманометром. Температура повітря на виході з компресора фіксується термопарою з мілівольтметром.
3. Експериментальна частина
3.1. Повністю відкрити кран випуску повітря з ресивера та запустити компресор в дію. Поперед пуску компресора перевіряють наявність масла у картері компресора, чи провертається маховик вручну, чи відкритий кран на ресивері. Треба прослідкувати наявність побічних предметів (інструмент, ганчір’я та ін.) на рухомих частинах компресора. Після цього натискають кнопки пуску та вмикають компресор до дії.
3.2. Поступово закриваючи кран, встановити заданий викладачем тиск Р2 у ресивері (швидка зміна положення крана може викликати розриви стовпа води у діфманометрі витратоміра) .
3.3. За допомогою витратоміру змінного перепаду тиску (діафрагми та діфманометра) визначити дійсну об’ємну продуктивність компресора Vc
3.4. Зафіксувати температуру стиснутого повітря на виході з циліндра компресора t2.
3.5. За показами амперметра визначити потужність Ne , потрібну на стиск повітря компресором.
3.6. Виконати пп.3.2…3.5 для 5 значень тиску, побудувати графік залежності продуктивності компресора від тиску.
3.7. Знову поступово повністю відкрити кран випуску повітря з компресора, вимкнути компресор.
3.8. Визначити поріг стиску компресора, шляхом інтерполяції графіка залежності продуктивності компресора від тиску до нульової продуктивності.
4. Теоретична частина
4.1. Визначити за формулами /1.5/…/1.8/ коефіцієнт подачі l0 компресора, а за формулою /1.6/- коефіцієнт шкідливого об’єму e, використавши попередньо визначений у експериментальній частині поріг стиску. При розрахунках треба мати на увазі, що до формул підставляють абсолютне значення тиску Р2, а манометр на ресивері компресора вказує збитковий тиск.
4.2. Побудувати індикаторну діаграму компресора в масштабі на 20 мм – 1 атм тиску та на 10 мм – 100см3 об’єму 2-х циліндрів.
4.3. За формулою /1.3/ визначити роботу стиску Lп, та додати до неї роботу нагнітання, що витрачається у компресорі в межах одного оберту колінвала. Нехтуючи витратами роботи при зворотньому ході поршнів, визначити потужність Nт необхідну для стиску Vc [м3/с] повітря від тиску Ратм до Р2.
4.4. В разі високої розбіжності між оціненою потужністю та розрахованою Nт скоректувати прийнятий показник політропи m та повторити розрахунки по п.п. 4.1. – 4.3.
4.5. Розрахувати за рівнянням політропи температуру повітря на виході з циліндра компресора та порівняти її з визначеною експериментально.
5. Оформлення звіту
Звіт про виконання роботи повинен містити таке:
– теоретичні відомості (0.5 – 1 стор.),
–схема компресора та вимірювальних елементів, встановлених на ньому з поясненням (0.5 стор.),
–деякі відомості з правил експлуатації компресорів та судин, працюючих при підвищеному тиску,
–скорочений опис експериментального дослідження та відповідні теоретичні підрахунки згідно з п. 4,
–висновки про характеристики компресора та необхідність його вдосконалення чи ремонту.
6. Контрольні запитання
Яку машину називають компресором ?
При якому процесі витрати роботи найбільші?
За яким рівнянням визначають роботу при ізотермічному, адіабатному та політронному стисках?
Чим відрізняється теоретична індикаторна діаграма від дійсної?
Чому не можна одержати газ високого тиску в одноступеневому компресорі?
Що являє собою шкідливий об’єм робочого простору компресора та який його вплив на процес стиску газу?
Пояснити діаграму багатоступеневого стиску.
До якого тиску використовують одноступеневий компресор?
Лабораторна робота № 2
ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕРМОДИНАМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ
У ПАРОСИЛОВІЙ УСТАНОВЦІ
Мета роботи: вивчення устрою паросилової установки, придбання навичок виконання вимірювань, розрахунків параметрів водяної пари та термодинамічних процесів, які відбуваються в установці.
1. Теоретичні відомості
Водяна пара як робоче тіло одержала широке використання у тепловій техніці промислових виробництв. Пара являє собою проміжний агрегатний стан між рідиною та газом. У парових двигунах та теплообмінних апаратах пару використовують під високим тиском та температурою. У такому стані пару вважають реальним газом. Процес пароутворення відбувається у парових котлах при сталому тиску. Дослідження термодинамічних процесів з водяною парою здебільшого здійснюють за допомогою PV та TS діаграм. Розглянемо процес одержання водяної пари. Припустимо, що 1 кг води знаходиться у котлі під тиском P0 , та має початкову температуру T0 та питомий об’єм C0. Якщо підігрівати воду при сталому тиску то її об’єм та температура підвищуватиметься. Це відбудеться до температури кипіння води. Подальше підведення тепла супроводжується підвищенням масової частини пари Х /кг/ та зменшенням масової частини рідини. Стан, в якому вся рідина перетворилася на пару (X=1), називається насиченням, а пара називається сухою насиченою. Процес пароутворення протікає при сталій температурі, яка дорівнює температурі кипіння води. Цю температуру називають температурою кипіння або температурою насичення. При охолодженні (відведенні тепла) частина пари перетворюється на рідину, при тому за сталого тиску процес відбувається з виникненням дрібних краплинок рідини, завислих у парі. Така пара називається вологою насиченою парою , або просто вологою парою. Масова частина сухої насиченої пари у вологій парі , яка дорівнює Х кг/кг, називається ступінь сухоти пари ; частка рідини у вологій парі, яка дорівнює /1 – Х/, кг/кг, називається вологістю пари. Температура насиченої пари дорівнює температурі кипіння та залежить від тиску, під яким вона знаходиться. Якщо до сухої насиченої пари далі підводити тепло при Р=const, тоді її об’єм та температура збільшуватиметься. Пара такого стану називається перегрітою.
2. Будова парового котла
Сукупність пристроїв, в яких відбувається перетворення хімічної енергії палива на теплову енергію пари називають котельним агрегатом. До складу сучасного котельного агрегату входить: топочний пристрій, система екранів з барабаном - парозбірником та водяними колекторами (тобто безпосередньо паровий котел), пароперегрівач, водяний економайзер, повітропідігрівач, тягодувна установка. Крім того в котельній є живильні пристрої, водоочисні споруди. Паровий котел, або парогенеруючий апарат котлоагрегата, обдувається продуктами згоряння палива .
Лабораторна установка, яка досліджується в цій роботі, не має всіх складових частин котлоагрегату, але в ній відтворено найважливіші елементи і тому вона може використовуватись для дослідження термодинамічних властивостей водяної пари та вивчення найважливіших правил експлуатації котлоагрегату.
До лабораторної установки входить паровий котлоагрегат в комплекті з пароперегрівачем та паровою турбіною, яка рухає електричний генератор.
Технічнa характеристикa котла
Робочий тиск - до 0.4 Мпа.
Місткість котла - до 1.8 л.
Продуктивність - до 4.8 кг/год.
Швидкість руху турбіни - до 4000 об/хв.
Діаметр отвору сопла - 1 мм.
Поверхня нагрівання - 0.2 м2.
Правила користування установкою
До парового котла крізь верхній отвір заливають дистильовану воду до верхнього рівня по водомірному склу Нагрівання котла здійснюється за допомогою електронагрівача.
Після заправки котла закручують пробку заливочного отвору та перекривають кран випуску пари . По ходу розігріву котла треба стежити за манометром. У разі досягнення заданого тиску (0.15 … 0.4 МПа) повільно відкривають кран випуску пари до пароперегрівача та турбіни. Волога пара з котла проходить через розігрітий (також за допомогою електропідігрівача) пароперегрівач, стає перегрітою та рухає робоче колесо турбіни. У разі досягнення рівнем води в водомірному склі нижньої відмітки треба негайно припинити нагрівання котла та закрити випуск пари з нього. Для фіксації параметрів пари за допомогою термопар, встановлених на виходах пари з котла , з пароперегрівача та з турбіни, треба підтримувати робочий процес при сталому тиску на протязі не менш як 1-3 хвилини для прогріву місць виміру температур.
3. Експериментальна частина
3.1. Подати пару на лопатки турбіни, за секундоміром заміряти час розкручування колеса турбіни до одної з проміжних швидкостей обертання (швидкість по ходу розкручування турбіни заміряти за допомогою тахометра).
3.2. Визначити експериментальну корисну потужність струменя пари з потрібної потужності розкручування ротора турбіни Ne:
Ne = ,Вт, (2.1)
де Іm = m D2/8 - момент інерції маси ротора турбіни, кг м2 ;
m - маса ротора турбіни, кг;
D -діаметр ротора, м;
- заміряна швидкість обертання, рад/сек;
- час розгону турбіни до швидкості обертання, сек.
3.3. Зафіксувати температури пари після котла t0, пароперегрівача t1 та турбіни t2 при сталому тиску в котлі Р0.
4. Теоретичні розрахунки
Їх виконують на підставі експериментальних вимірювань тиску та температур пари в котлі та пароперегрівачі з використанням h-S діаграми водяної пари . Порядок розрахунку такий.
4.1. Вважаючи , що ступінь сухості водяної пари на виході з котла Х = 0.85, згідно з тиском пари в котлі (по манометру) знаходять на h-S діаграмі точку, яка характеризує стан та параметри пари в котлі. Схему h-S діаграми треба відтворити на окремому аркуші так, щоб була у збільшеному вигляді показана ділянка, де відображають зміни стану пари, при тому треба лінією подвійної товщини показати суху насичену пару, а тонкими лініями показати декілька значень тисків, температур, питомих об’ємів та степенів сухоти, позначивши їх значення в одиницях системи СІ.
4.2. Вважаючи, що тиск пари на виході із пароперегрівача дорівнює іі тиску на виході з котла, відображають процес перегріву пари в пароперегрівачі на схемі h-s діаграми. При тому визначають по h-s діаграмі стан пари на виході з пароперегрівача та іі параметри на перетині ізобари Ро з ізотермою t1 (температурою пари на виході з пароперегрівача за даними експериментального вимірювання).
4.3. Вважаючи виток пари з сопла турбіни адіабатним, відтворюють його на схемі діаграми h-S, визначають кінцеві параметри пари на перетині адіабати та ізобари Ратм = 1ата..
4.4. Оскільки швидкість пари на виході з сопла, що звужується , за рівнянням Сен-Венана та Вентцеля, не може перевищувати звукової швидкості, перевіряють, чи сягає тиск пари на турбіну критичного, визначивши співвідношення Ратм/Ро. Якщо Ратм/Ро кр, знаходять потрібний протитиск на турбіні Р1 для визначення корисного теплоперепаду: Р1= Ро кр, де кр = 0.546 - для перегрітої пари. Далі визначають корисний теплоперепад , побудувавши на перетині адіабати витоку пари з сопла та ізобари Р1 (або Ратм , якщо Ратм / Р0 кр,) точку кінцевого стану пари на виході з сопла.
З рівняння:
С= , м/сек, (2.2)
визначають швидкість струменя пари на виході з сопла. Для перевірки слід також визначити кінцеву швидкість за рівнянням Сен-Венана та Вентцеля.
4.5. Потужність /теоретичну/ струменя пари визначають, , помножуючи питому кінетичну енергію пари на продуктивність сопла G, кг/с, з урахуванням питомого об’єму V , м3 /кг , пари:
, Вт (2.3)
(вважають, що швидкість пари на виході з сопла значно більша за ту ,що на вході до сопла ).
Оскільки теоретичній потужності Nт з урахуванням коефіцієнту корисної дії турбіни повинна дорівнювати експериментальна Nе ( п. 4.2), визначають коефіцієнт корисної дії турбіни:
(2.4)
5. Оформлення звіту
Звіт про роботу ,що виконана , повинен містити таке :
-теоретичні відомості 0.5- 1 стор,
-схему паросилової установки,
-деякі відомості з правил котлонадзору щодо користування пристроями підвищеного тиску (більше 1.7 атм ) - 0.5 стор,
-скорочений опис експериментального доcлідження, відповідні підрахунки теоретичної частини .
-висновок про К.К.Д. лабораторної турбіни, а також відомості про характеристики ефективності перетворювання енергії в промислових установках .
6. Контрольні питання
Наведіть приклади перетворення енергії первиннх джерел у таку, що використовується в промисловості .
Яким чином здійснюється перетворення енергії палива (теплової)на механічну за допомогою водяної пари? Пояснити цикл Ренкіна .
Пояснити, як діє перший закон термодинаміки у процесах, шо складають цикл Ренкіна .
Поясніть на прикладі цикла Ренкіна суть другого закону термодинаміки.
Як здійснити розрахунок потужності турбіни виходячи з витрати теплової енергії на паросилову установку, яка працює за циклом Ренкіна?
Як розрахувати термічний К.К.Д. циклу Ренкіна?
Лабораторна робота №3
ВИПРОБУВАННЯ ПАРОВОЇ КОМПРЕСІЙНОЇ
ХОЛОДИЛЬНОЇ УСТАНОВКИ
Мета роботи: опанування методики ознайомлення з призначенням, складом, принципами дії, технічними характеристиками та іншими техніко-економічними показниками парової компресійної холодильної установки; освоєння методики проведення експерименту; вивчення конструкції холодильної установки а також процесів, які проходять в головних вузлах установки.
1.Теоретичні відомості
Існує декілька методів одержання низьких температур. Найпростіший - охолодження за допомогою льоду та снігу, розтавання 1 кг яких супроводжується поглинанням більш ніж 300 кДж теплоти. При цьому додаткового зниження температури можна одержати, додаючи в лід чи сніг різні солі або змішуючи сніг та лід з кислотами. Охолоджувати тіла можна твердою вуглекислотою (сухим льодом), температура сублімації якого 79о С.
Машинний метод одержання низьких температур має ряд переваг: легкість автоматизації, можливість одержання більш низьких температур. Робота холодильних машин основана на різних принципах, самий розповсюджений із яких -кипіння рідких тіл. При кипінні всі тіла поглинають теплоту із навколишнього середовища. В основу машинного методу охолодження може бути також покладено адіабатне розширення стиснутого газу, температура якого при цьому значно зменшується. Холодильні установки можуть працювати з використанням маханічної енергії компресору або теплової енергії. Найширше в промисловості використовуються парові компресійні холодильні установки.
Принцип дії парової компресійної холодильної установки засновано на властивостях холодоагенту змінювати температуру кипіння (конденсації) зі зміною тиску. Щонайменше установка складається з чотирьох елементів: випаровувача, дроселя, конденсатора та компресора. Елементом, за допомогою якого поглинається теплота з охолоджуваного матеріалу (холодильної камери) є випаровувач. Одержання низьких температур у випаровувачі здійснюється за рахунок випаровування холодильного агенту, що має при даному тиску низіку температуру кипіння. Пояснимо роботу агрегату на прикладі холодоагенту фреон-12 (CF2 Cl2). Наприклад, при стиску холодоагенту в компресорі до тиску Р2 = 9 атм температура його зростає до Т1 = 45 оС ( цифри наведено орієнтовно як приклад одного з режимів роботи установки). В конденсаторі цей гарячий фреон, крізь ребристу поверхню трубок віддає тепло охолоджуючому повітрю, що подається вентилятором з приміщення ( Т =18 оС). При такому тиску фреон, згідно з T-S діаграмою стану, має температуру конденсації Т3 = 40 оС, тому він перетворюється на рідину внаслідок відведення тепла, та стікає до спеціальної ємності - ресивера. З ресивера конденсат надходить до дроселя (гідравлічного опору на шляху конденсату) та витікає у випаровувач, де тиск за рахунок опору дроселя нижчий – Р = 1,5 атм. При цьому тиску температура кипіння фреона, згідно з T-S діаграмою Т5 = - 20 оС. Температура холодильної камери Т= - 5 оС, тому холодильна камера відносно гаряча і, як наслідок, віддає крізь поверхню теплопередачі випаровувача теплоту фреонові. Фреон перетворюється на перегріту пару, яка з випаровувача всмоктується компресором та нагнітається до конденсатора, тобто цикл повторюється. Перед всмоктуванням компресором пара у теплообміннику (дві трубки одна поряд другої - теплообмінник - встановлено для поліпшення роботи установки) додатково перегрівається конденсатом, що йде з ресивера до дроселя, при тому конденсат додатково охолоджується.
Холодопродуктивність холодильної установки Q - це теплова енергія, яка вилучається з холодильної камери за одиницю часу. Експериментально її оцінюють, охолоджуючи в камері продукт. Потрібна холодопродуктивність
для охолоджування певної кількості продукту у встановлених межах визначається з використанням питомої теплоємності продукту С, кДж/кг К:
Q = Gп C (T1п - T2п), Вт, (3.1)
де Gп -продуктивність камери по охолоджуваному продукту, кг/с,
T1п, T2п - температура продукту до та після охолоджування, оС.
Теоретично холодопродуктивність холодильної установки орієнтовно оцінюють шляхом побудови циклу вищеописаних процесів зміни термодинамічного стану холодоагенту на Т-S діаграмі (рисунок.2.1).. Визначивши таким чином на Т-S діаграмі величини Т5 - температуру кипіння фреону у випаровувачі, оК , S1 та S2 - ентропію фреону до випаровувача та після, кДж/кг К, підраховують холодопродуктивність:
Q = G T5( S2 – S1 ) , Вт, (3.2)
де G - продуктивність компресора по холодоагенту, кг/с.
2.Опис установки
Тип установки - охолоджувальна шафа Т-60М.
Призначення - для охолодження та зберігання продуктів при температурі до нуля градусів а також приготування льоду.
Склад установки.
Холодильна установка має два відділення: верхнє - для розміщення продуктів та нижнє, в якому розташований холодильний агрегат. Нагорі верхнього відділення встановлено випаровувач і дросель, в нижньому - компресор, конденсатор та пускорегулювальна апаратура. . Холодильний агрегат складається з таких вузлів: компресора, конденсатора, дроселя, випаровувача, теплообмінника.
Технічна характеристика.
Холодильний агрегат - ФАК - 07Е.
Тип холодильного агрегату - парокомпресійний електричний.
Холодоагент - фреон 12.
Корисний об'єм холодильної камери - 0,6 метрів кубічних, місткість щодо продукту - 125 кг.
Холодопродуктивність - 700 ккал/год.
Габарити - 1,2 х 0,9 х 1,9 м.
Маса 325 кг.
Потрібна потужність (електродвигун компресора) - 0,7 кВт.
Температура в холодильній камері підтримується автоматично терморегулятором , що періодично вмикає або вимикає електродвигун компресора залежно від заданої температури.
3. Експериментальна частина
В цій частині роботи необхідно визначити температури в головних вузлах установки, кількість підведеної теплоти з водою, що охолоджується, кількість відведеної теплоти (дійсну холодильну потужність установки), споживану електричну потужність двигуна компресора.
Для пуску установки в роботу ввімкнути електродвигун компресора та живлення блоку вимірювання температур. Відміряти мірником 2…10 л води з температурою 20…30 оС, установити її у холодильну шафу та закрити. Тривалість охолоджування води в холодильній шафі складає 0.5…1 год. Через кожні п’ятнадцять хвилин реєструвати температури t1...t5 по логометру у основних вузлах установки та температуру охолоджуваної води. Після дослідження холодильника ємності з водою вийняти із шафи та вимкнути електроживлення.
Обробка дослідних даних полягає у фіксації початкової та кінцевої температури води та усереднення температур у кожному вузлі на протязі певного проміжку часу дослідження.
По цих даних визначити теплоту, яку віддають вода та судина в холодильній камері та підрахувати середню експериментальну холодильну потужність установки з урахуванням витрати теплоти на відкривання дверей та крізь теплоізоляцію. Порівняти експериментальну холодильну потужність установки з паспортною.
Оцінити електричну потужність, яку потребує холодильна установка на охолодження з урахуванням ККД приводу компресора та порівняти її з паспортною.
4. Теоретична частина
В цій частині роботи необхідно на основі дослідних даних побудувати холодильний цикл на T-S діаграмі та визначити холодильну потужність установки та холодильний коефіцієнт, а також механічну потужність, яку потребує холодильна установка на охолодження, теплове навантаження конденсатора; порівняти результати експерименту з теоретичними розрахунками.
Порядок побудови холодильного циклу на T-S діаграмі такий.
1.Виміряти температуру t3 та нанести ізотерму конденсації на схему T-S діаграми, визначити тиск Р2 на виході з компресора.
2.Поставити точку 4 по t4 на перетині ізотерми t4 та ізобари Р2.
3.Проести адіабату дроселювання 4 - 5.
4.Побудувати ізотерму кипіння по t5 . Знайти точку 5 на перетині ізобари кипіння та адіабати дроселювання фреона .
5.Провести із точки перетину ізотерми t3 та правої граничної кривої ізобару до температури t2 .Знайти точку 2.
6.Провести ізобару P1 із точки перетину ізотерми t5 з правою граничною лінією до перетину з ізотермою t1, знайти точку 1.
7.Провести політропу стиску від точки 1 до точки 2.
8.Проставити на схемі діаграми значення температур, тисків та ентропій.
9.Враховуючи, що в систему заправлено 1 кг фреона-12 та що продуктивність компресора 17 кг/год, розрахувати холодильну потужність.
10.Розрахувати кількість теплоти, яку віддає конденсатор (теплоту переохолодження конденсату не враховувати.)
11.Вважаючи стиск у компресорі адіабатним, визначити роботу стиску в компресорі та потрібну потужність електродвигуна компресора.
12.Знайти холодильний коефіцієнт.
5. Оформлення звіту
Звіт про виконання лабораторної роботи повинен містити:
-короткий опис та схему холодильної установки;
-обробка результатів досліду;
-схему побудови холодильного циклу на T-S діаграмі холодоагенту з позначенням параметрів;
-розрахунки холодильної потужності установки та холодильного коефіцієнту, а також механічної потужності, яку потребує холодильна установка на охолодження, теплового навантаження конденсатора;
-співставлення результатів досліду з теоретичним розрахунком. висновки про причини невідповідності експериментальних та теоретичних результатів.
Чому дії пп.1-12 виконуються саме так, а не по іншому?
Переваги та недоліки різних методів отримання холоду.
Характеристика зворотнього циклу Карно та дійсного циклу парової компресійної холодильної установки, його відмінність від прямого циклу
Головні вузли та принцип дії компресорних, абсорбційних та пароежекторних холодильних установок.
Характеристика холодильного коефіцієнта та його відмінність від термічного ККД циклу.
Призначення випаровувача, конденсатора, компресора, дроселя в холодильних установках.
Відображення циклу парової компресійної холодильної установки в координатах T-S.
Рекомендована література
1. Алабовский А.П.,Константинов С.М.,НедужийИ.А. Теплотехника.- Киев.: Вища школа,1986.
2. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973.
3. Романков П.Г.,Курочкина М.И.Примеры и задачи по курсу “Процессы и аппараты химической промышленности”. Л.,Химия,1984.
З М І С Т
Стор.
В с т у п 3
Лабораторна робота №1. Випробування поршневого компресора 4
Лабораторна робота №2. Дослідження термодинамічних процесів у паросиловій установці. 9
Лабораторна робота №3. Випробування парової компресійної холодильної установки 13
Рекомендована література 18