Đang tải... (xem toàn văn)
Chöông 5 CHAÁT THUAÀN KHIEÁT Giaùo aùn moân Nhieät Ñoäng Löïc Hoïc Kyõ Thuaät – 42 tieát Nguyeãn Thò Minh Trinh Chöông 8 Chu trình thieát bò laïnh Trang 1/7 MOÄT SOÁ VÍ DUÏ VD 8 1 (Ñeà thi cao hoïc 20[.]
Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tiết Nguyễn Thị Minh Trinh MỘT SỐ VÍ DỤ VD 8.1: (Đề thi cao học 2003 ) Không khí trước vào dàn lạnh có t1 = 300C, 1 = 80% Sau khỏi dàn lạnh có t2 = 170C, d2 = 12 g nước/kg không khí khô Cho biết lưu lượng không khí qua dàn lạnh 5000 kg/h áp suất khí 750 mmHg Xác định entanpy I1, I2 độ ẩm tương đối 2 Tính suất dàn lạnh Giả sử tác nhân lạnh qua dàn lạnh R-22 Tác nhân lạnh vào dàn lạnh bão hòa ẩm có độ khô 0,3 nhiệt độ 60C, tác nhân lạnh khỏi dàn lạnh bão hòa khô Xác định lưu lượng tác nhân lạnh qua dàn lạnh (Không sử dụng số liệu từ đồ thị không khí ẩm) Giải Xác định thông số trạng thái không khí ẩm: Trạng thaùi t1 30 C p bh1 0,04241 bar p 1 h1 p h1 1 p bh1 0,8.0,04241 0,033928 bar p bh1 750 mmHg = bar d1 0,622 p h1 0,033928 0,622 0,02184 kg/kg p p h1 0,033928 I1 t1 d1 2500 2t1 30 0,02184 2500 2.30 85,91 kJ/kg Trạng thái 17 15 0,02337 0,017041 0,017041 0,0195726 bar 20 15 I t d 2500 2t 17 0,012 2500 2.17 47 ,408 kJ/kg p p.d 1.0,012 d 0,622 h p h 0,0189274 bar p ph2 0,622 d 0,622 0,012 p 0,0189274 2 h 0,967 96 ,7 % p bh 0,0195726 t 17 C p bh Năng suất dàn lạnh: 5000 85 ,91 47 ,408 53,475 kW Q G kk I1 I 3600 Xác định thông số tác nhân lạnh t = 60C tra bảng R-22 bão hòa i’ = 507,11 kJ/kg i” = 706,44 kJ/kg r = 199,33 kJ/kg R-22 vào dàn lạnh bão hòa ẩm: Chương 8: Chu trình thiết bị lạnh Trang 1/7 Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tiết Nguyễn Thị Minh Trinh i1 = i’ + x.r = 507,11 + 0,3.199,33 = 566,91 kJ/kg R-22 khỏi dàn lạnh bão hòa khô: i2 = i” = 706,44 kJ/kg Lưu lượng tác nhân lạnh qua dàn lạnh: Q 53,475 Q G R 22 i i1 G R 22 0,38325 kg/s i i1 706 ,44 566 ,91 = 1379,7 kg/h VD 8.2: Một chu trình máy lạnh hoạt động nguồn lạnh có nhiệt độ – 100C nguồn nóng có nhiệt độ 470C, suất lạnh 100 kW Hãy xác định hệ số làm lạnh lớn chu trình công nén cần thiết tương ứng (HP) Giải Chu trình Carnot ngược chiều Hệ số làm lạnh lơn mà chu trình đạt được: Q2 Q TL 273 10 L TN TL (273 47 ) (273 10) 4,614 Công nén cần thiết tương ứng: Q 100 L 21,673 kW 4,614 TN =c ons t TL Q= =c ons t Nhận công 10 0k W HP = 0,7457 kW 21,673 L 29,064 HP 0,7457 VD 8.3: Khảo sát máy lạnh cấp làm việc với tác nhân lạnh R-22 Trạng thái tác nhân lạnh đầu thiết bị ngưng tụ lỏng sôi áp suất 22 bar Trạng thái tác nhân lạnh đầu vào máy nén bão hòa khô nhiệt độ 50C Năng suất lạnh máy lạnh 50000 Btu/h Xác định suất nhả nhiệt thiết bị ngưng tụ [kW] Cho biết điều kiện TP Hồ Chí Minh, thiết bị ngưng tụ khảo sát thuộc loại gió hay nước Nêu lý có nhận xét đó? Chương 8: Chu trình thiết bị lạnh Trang 2/7 Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tiết Giải Xác định thông số trạng thái điểm đặc trưng: Nguyễn Thị Minh Trinh T K Điểm 1: Hơi bão hòa khô t1 = 50C i1 = i” = 706,09 kJ/kg s1 = s” = 1,7409 kJ/kgK Điểm 2: Hơi nhiệt p2 = 22 bar s2 = s1 = 1,7409 kJ/kgK i2 q2 p2 = const p1 = const x=0 1,7409 1,7216 742 ,44 732 ,58 732 ,58 739 ,28 1,75 1,7216 q1 x=1 s kJ/kg Điểm 3: Lỏng soâi p3 = p2 = 22 bar 22 21,714 571,17 569 ,74 569 ,74 570 ,578 kJ/kg i3 22,202 21,714 22 21,714 56 55 55 55,586 0C t3 22,202 21,714 Điểm 4: i4 = i3 = 570,587 kJ/kg Xác định lưu lượng tác nhân lạnh làm việc hệ thống: kW = 3412 Btu/h Q0 50000 Q G R 22 i1 i G R 22 0,10815 kg/s i1 i 3412 706 ,09 570 ,587 Xác định suất nhả nhiệt thiết bị ngưng tụ: Q k G R 22 i i 0,10815 739 ,28 570 ,587 18,244 kW Trong điều kiện TP Hồ Chí Minh, thiết bị ngưng tụ khảo sát thuộc loại giải nhiệt gió Giải thích: Ta thấy nhiệt độ ngưng tụ R-22 cao tk = 55,586 0C Nếu bình ngưng giải nhiệt gió, nhiệt độ ngưng tụ tác nhân lạnh thường cao nhiệt độ trung bình không khí vào khỏi dàn ngưng Chương 8: Chu trình thiết bị lạnh Trang 3/7 Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tiết Nguyễn Thị Minh Trinh khoảng 100C Ở TP.HCM nhiệt độ trung bình không khí vào khỏi dàn ngưng thường khoảng 450C Nếu bình ngưng giải nhiệt nước, nhiệt độ ngưng tụ tác nhân lạnh thường cao nhiệt độ trung bình nước vào khỏi bình ngưng khoảng 50C Thông thường TP.HCM nhiệt độ trung bình nước vào khỏi bình ngưng 350C VD 8.4: Khảo sát chu trình máy lạnh cấp việc với tác nhân lạnh R-22 Nhiệt độ ngưng tụ tác nhân lạnh 500C, trạng thái tác nhân lạnh khỏi dàn ngưng tụ lỏng sôi Trạng thái tác nhân lạnh vào máy nén bão hòa khô nhiệt độ 100C Năng suất lạnh kW Xác định entanpy, nhiệt độ, áp suất điểm trạng thái Tính nhiệt lượng nhả dàn nóng công cấp vào máy nén Xác định lưu lượng không khí qua dàn ngưng tụ độ ẩm không khí khỏi dàn ngưng tụ Cho biết không khí vào dàn ngưng tụ có nhiệt độ độ ẩm 300C 80%, không khí khỏi dàn ngưng tụ có nhiệt độ 450C Vẽ đồ thị logp-i tương ứng Giải Xác định entanpy, nhiệt độ, áp suất logp điểm trạng thái: K Điểm 1: Hơi bão hòa khô t1 = 100C p1 = ps(t1) = 6,811 bar i1 = i” = 707,81 kJ/kg s1 = s” = 1,7341 kJ/kgK Điểm 3: Lỏng sôi t3 = 500C p3 = ps(t3) = 19,395 bar i3 = 562,75 kJ/kg Điểm 2: Hơi nhiệt p2 = p3 = 19,395 bar s2 = s1 = 1,7341 kJ/kgK Tìm i2 t2 từ công thức nội suy Chương 8: Chu trình thiết bị lạnh x=0 x=1 i Ñieåm 4: i4 = i3 = 562,75 kJ/kg p4 = p1 = 6,811 bar t4 = t1 = 100C Trang 4/7 Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tieát t, C p = 18 bar i, s, kJ/kgK kJ/kg 729,65 1,7278 60 t2 = 66,74 70 738,96 1,7553 Nguyễn Thị Minh Trinh p = 19,395 bar i, kJ/kg s, kJ/kgK ia = 727,1251 sa = 1,71476 i2 = 733,6616 s2 = 1,7341 ib = 736,8187 sb = 1,74344 p = 20 bar i, kJ/kg s, kJ/kgK 726,03 1,7091 735,89 1,7383 19,395 18 726 ,03 729 ,65 729 ,65 727 ,1251 kJ/kg 20 18 19,395 18 1,7091 1,7278 1,7278 1,714757 kJ/kgK sa 20 18 19,395 18 735,89 738,96 738,96 736 ,8187 kJ/kg ib 20 18 19,395 18 1,7383 1,7553 1,7553 1,7434425 kJ/kgK sb 20 18 1,7341 1,714757 736 ,8187 727 ,1251 727 ,1251 733,6616 i2 1,7434425 1,714757 1,7341 1,714757 70 60 60 66,74315 0C t2 1,7434425 1,714757 ia kJ/kg VD 8.5 Cho chu trình máy lạnh cấp làm việc với tác nhân lạnh R-22 Cho biết R-22 bay nhiệt độ t0 = 100C ngưng tụ áp suất pk = 16 bar Hơi hút máy nén bão hòa khô Dàn lạnh dùng để làm lạnh không khí Không khí vào dàn lạnh có t = 300C, 1 = 70% khỏi dàn lạnh có t2 = 140C Lưu lượng không khí qua dàn lạnh Gkk = 18.103 kg/h Bình ngưng giải nhiệt nước với nhiệt độ nước vào tn1 = 250C, nhiệt độ nước tn2 = 310C Cho nhiệt dung riêng nước cpn = 4,18 kJ/kgK Biểu diễn chu trình đồ thị T-s logp-i, Xác định entanpy tác nhân lạnh điểm đặc trưng, Xác định hệ số làm lạnh máy lạnh , Xác định công suất máy nén [kW], Xác định suất lạnh máy lạnh Q0 [kW] lượng nước tách khỏi dàn lạnh [kg/h], Xác định suất giải nhiệt bình ngưng Qk [kW] lưu lượng nước giải nhiệt qua bình ngưng Gn [kg/h] Chương 8: Chu trình thiết bị lạnh Trang 5/7 Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tiết Nguyễn Thị Minh Trinh VD 8.6: Một dàn làm lạnh không khí có thông số biết sau: không khí vào có lưu lượng thể tích V = 5000 m3/h, nhiệt độ nhiệt kế khô t1 = 350C, nhiệt độ nhiệt kế ướt tư = 300C, nhiệt độ không khí khỏi dàn lạnh t2 = 150C 2 = 80% Độ tăng nhiệt độ nước lạnh sau khỏi dàn lạnh tn = 50C, nhiệt dung riêng nước cpn = 4,18 kJ/kgK Tính suất lạnh dàn lạnh Q0 [kW] Tính lưu lượng nước lạnh nước ngưng tụ [kg/h] Biểu diễn trình không khí ẩm đồ thi I-d t-d Khi tính không sử dụng số liệu tra từ đồ thị I-d t-d Lấy áp suất khí pkq = bar VD 8.7: Không khí ẩm trước vào dàn lạnh có t1 = 320C 1 = 80% Sau khỏi dàn lạnh, người ta thấy t2 = tđs1 – 100C 2 = 100%, tđs1 nhiệt độ đọng sương ứng với trạng thái không khí trước vào dàn lạnh Cho biết lưu lượng không khí qua dàn lạnh 7500m /h Vẽ biểu diễn trình khảo sát đồ thị I-d t-d Xác định suất lý thuyết dàn lạnh VD 8.8: Khơng khí ẩm có lưu lượng G = 250g/s trước vào dàn lạnh của máy lạnh có nhiệt độ t1 = 25oC, độ ẩm tương đối 1 = 60% Máy lạnh có hệ số làm lạnh là = 3,5; suất thiết bị ngưng tụ là Qk = kW Xác định: a Năng suất lạnh Q0 b Nhiệt độ không khí khỏi dàn lạnh c Lượng nước tách khỏi dàn lạnh 30 phút Cho phép tra số liệu từ đồ thị không khí ẩm Giải Q Qo 1) o N Qk Qo Q 3,11 kW o N 0,89 kW 2) t1 = 25oC phmax1 = 0,03166 bar d1 0,622 0,6 0,03166 0,012 kg / kg 0,6 0,03166 I1 = 25 + 0,012(2500 + 1,93 25) = 55,7 kJ/kg Chương 8: Chu trình thiết bị lạnh Trang 6/7 Giáo án môn Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật – 42 tiết I I1 Nguyễn Thị Minh Trinh Qo 3,11 55,7 43,252 kJ / kg G kk 0,25 Tra đồ thị không khí ẩm theo I và 2 100% Ta được t2 = 15 oC, d2 = 10,7 g/kg 3) Ta có Gn = Gkkk(d1 – d2). = 0,25 (0,012 – 0,0107) 30 60 = 0,585 kg VD 8.9 Khảo sát chu trình máy lạnh cấp làm việc với R-22 Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 470C (pk 18 bar) Nhiệt độ bay hơi: t0 = 60C (p0 bar) Nhiệt độ vào máy nén: t1 = 100C Lưu lượng R-22 lưu động thiết bị 2500 kg/h Biểu diễn chu trình lạnh đồ thị T-s logp-i Xác định entanpy điểm đặc trưng Xác định suất lạnh Q0 , suất ngưng tụ Qk , công suất máy nén L hệ số làm lạnh chu trình Xác định lưu lượng nước giải nhiệt qua bình ngưng Gn (kg/h), biết chênh lệch nhiệt độ nước giải nhiệt vào khỏi bình ngưng 60C VD 8.10 (Đề thi HKI 06-07) Cho chu trình lạnh hình vẽ, môi chất làm việc hệ thống R22 log p 16 bar R22 t 3' 38o C 3’ 6oC i - Tìm entanpy tại điểm 1,2,3,3’,4 - Nước qua thiết bị bay nhiệt độ biến đổi từ 120C 70C Lưu lượng nước Gn = 18 m3/h Xác định: suất lạnh Q0[kW], hệ số làm lạnh , suất bình ngưng Qk[kW], công suất máy nén N[kW] o0o Chương 8: Chu trình thiết bị lạnh Trang 7/7