Chuong 8 chu trinh thiet bi lanh bai tap

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[.]

MỘT SỐ VÍ DỤ

VD 8.1: (Đề thi cao học 2003 )

Không khí trước khi đi vào dàn lạnh có t 1 = 30 0 C, 1 = 80% Sau khi đi ra khỏi dàn lạnh có t 2 = 17 0 C, d 2 = 12 g hơi nước/kg không khí khô Cho biết lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh là 5000 kg/h và áp suất khí quyển là 750 mmHg

1 Xác định entanpy I 1 , I 2 và độ ẩm tương đối 2

2 Tính năng suất dàn lạnh

3 Giả sử tác nhân lạnh đi qua dàn lạnh là R-22 Tác nhân lạnh vào dàn lạnh là bão hòa ẩm có độ khô 0,3 ở nhiệt độ 6 0 C, tác nhân lạnh ra khỏi dàn lạnh là hơi bão hòa khô Xác định lưu lượng tác nhân lạnh đi qua dàn lạnh

(Không sử dụng số liệu từ đồ thị không khí ẩm)

Giải

1 Xác định các thông số trạng thái của không khí ẩm:

Trạng thái 1

C 30

t1 0  pbh10,04241 bar

033928 0

04241 0 8 0 p

p p

p

1 bh 1 1 1

bh

1

750 mmHg = 1 bar

02184 0 033928 0

1

033928 0

622 0 p p

p 622

0

d

1

1

,

, ,







2500 2t  30 002184 2500 230 8591 d

t

Trạng thái 2

C 17

15 20

15 17





2500 2t  17 00122500 217 47408 d

t

0189274 0

012 0 622 0

012 0 1 d

622 0

d p p

p p

p 622 0

d

2

2 2

2

2

, ,

, ,

.













7 96 967 0 0195726 0

0189274 0

p

p

2 bh

2

,





2 Năng suất dàn lạnh:

  8591 47 408 53475

3600

5000 I

I G

3 Xác định thông số của 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 là hơi bão hòa ẩm:

i1 = i’ + x.r = 507,11 + 0,3.199,33 = 566,91 kJ/kg

 R-22 ra khỏi dàn lạnh là hơi bão hòa khô:

i2= i” = 706,44 kJ/kg

Lưu lượng tác nhân lạnh đi qua dàn lạnh:

91 566 44 706

475 53 i

i

Q G

i i G

Q

1 2 22 R 1

2 22

, ,













= 1379,7 kg/h

VD 8.2:

Một chu trình máy lạnh hoạt động giữa nguồn lạnh có nhiệt độ là – 10 0 C và nguồn nóng có nhiệt độ 47 0 C, năng suất lạnh là 100 kW Hãy xác định hệ số làm lạnh lớn nhất của chu trình và công nén cần thiết tương ứng (HP)

Giải

 Chu trình Carnot ngược chiều

 Hệ số làm lạnh lơn nhất mà

chu trình có thể đạt được:

) 10 273 ( ) 47 273 (

10 273 T

T

T L

Q

L N

L 1



















614 , 4





 Công nén cần thiết tương ứng:

673 , 21 614 , 4

100 Q



1 HP = 0,7457 kW

7457

,

0

673 ,

21

VD 8.3:

Khảo sát máy lạnh một cấp làm việc với tác nhân lạnh là R-22

Trạng thái tác nhân lạnh ở đầu ra của thiết bị ngưng tụ là lỏng sôi ở áp suất 22 bar Trạng thái tác nhân lạnh ở đầu vào của máy nén là bão hòa khô ở nhiệt độ 5 0 C Năng suất lạnh của máy lạnh là 50000 Btu/h

1 Xác định năng suất nhả nhiệt của thiết bị ngưng tụ [kW]

2 Cho biết trong điều kiện của TP Hồ Chí Minh, thiết bị ngưng tụ đang khảo sát thuộc loại bằng gió hay bằng nước Nêu lý do vì sao có được nhận xét đó?

TN = co nst

TL = co nst

Nhận công

Q1

=100 k W

Giải

1 Xác định thông số trạng thái tại các

điểm đặc trưng:

Điểm 1: Hơi bão hòa khô

t1 = 50C

i1= i” = 706,09 kJ/kg

s1 = s” = 1,7409 kJ/kgK

Điểm 2: Hơi quá nhiệt

p2 = 22 bar

s2 = s1 = 1,7409 kJ/kgK

1,75 1,7216 742,44 732,58 732,58 739,28

7216 , 1 7409

,

1





Điểm 3: Lỏng sôi

p3 = p2 = 22 bar

22,202 21,714571,17 569,74 569,74 570,578

714 , 21 22





22,202 21,71456 55 55 55,586

714 , 21 22





Điểm 4:

i4 = i3 = 570,587 kJ/kg

2 Xác định lưu lượng tác nhân lạnh làm việc trong hệ thống:

1 kW = 3412 Btu/h

587 , 570 09 , 706 3412

50000 i

i

Q G

i i G

Q

4 1

0 22

R 4

1 22 R













3 Xác định năng suất nhả nhiệt của thiết bị ngưng tụ:

i i  0,10815739,28 570,587 18,244 G

4 Trong điều kiện của TP Hồ Chí Minh, thiết bị ngưng tụ đang khảo sát thuộc loại giải nhiệt bằng gió

Giải thích: Ta thấy nhiệt độ ngưng tụ của R-22 khá cao tk = 55,586 0C

 Nếu bình ngưng giải nhiệt bằng gió, thì nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân lạnh thường cao hơn nhiệt độ trung bình của không khí vào và ra khỏi dàn ngưng

x = 0

T

x = 1

4

s

1

K 3

2

khoảng 8  100C Ở TP.HCM nhiệt độ trung bình của không khí vào và ra khỏi dàn ngưng thường khoảng 450C

 Nếu bình ngưng giải nhiệt bằng nước, thì nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân lạnh thường cao hơn nhiệt độ trung bình của nước vào và ra khỏi bình ngưng khoảng 50C Thông thường ở TP.HCM nhiệt độ trung bình của nước vào và ra khỏi bình ngưng là 350C

VD 8.4:

Khảo sát chu trình máy lạnh một cấp là việc với tác nhân lạnh là R-22

Nhiệt độ ngưng tụ của tác nhân lạnh là 50 0 C, trạng thái của tác nhân lạnh ra khỏi dàn ngưng tụ là lỏng sôi

Trạng thái tác nhân lạnh đi vào máy nén là bão hòa khô ở nhiệt độ 10 0 C Năng suất lạnh là 5 kW

1 Xác định entanpy, nhiệt độ, áp suất tại các điểm trạng thái

2 Tính nhiệt lượng nhả ra ở dàn nóng và công cấp vào máy nén

3 Xác định lưu lượng của không khí đi qua dàn ngưng tụ và độ ẩm của không khí ra khỏi dàn ngưng tụ Cho biết không khí đi vào dàn ngưng tụ có nhiệt độ và độ ẩm lần lượt là 30 0 C và 80%, không khí đi ra khỏi dàn ngưng tụ có nhiệt độ là 45 0 C

4 Vẽ đồ thị logp-i tương ứng

Giải

1 Xác định entanpy, nhiệt độ, áp suất

tại các điểm trạng thái:

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 quá nhiệt

p2 = p3 = 19,395 bar

s2 = s1 = 1,7341 kJ/kgK

Tìm i2 và t2 từ công thức nội suy

Điểm 4:

i4 = i3 = 562,75 kJ/kg p4 = p1 = 6,811 bar t4 = t1 = 100C

logp

1

x = 0

x = 1

i

K

2 3

4

t, 0C

i, kJ/kg s, kJ/kgK i, kJ/kg s, kJ/kgK i, kJ/kg s, kJ/kgK

60 729,65 1,7278 ia = 727,1251 sa = 1,71476 726,03 1,7091

t2 = 66,74 i2 = 733,6616 s2 = 1,7341

70 738,96 1,7553 ib = 736,8187 sb = 1,74344 735,89 1,7383

20 18 726,03 729,65 729,65 727,1251

18 395 , 19





20 18 1,7091 1,7278 1,7278 1,714757

18 395 , 19





20 18 735,89 738,96 738,96 736,8187

18 395 , 19





20 18 1,7383 1,7553 1,7553 1,7434425

18 395 , 19





1,7434425 1,714757736,8187 727,1251 727,1251 733,6616

714757 ,

1 7341 , 1





1,7434425 1,71475770 60 60 66,74315

714757 ,

1 7341 , 1





VD 8.5

Cho chu trình máy lạnh một cấp làm việc với tác nhân lạnh là R-22

Cho biết R-22 bay hơi ở nhiệt độ t 0 = 10 0 C và ngưng tụ ở áp suất p k = 16 bar Hơi hút về máy nén là hơi bão hòa khô

Dàn lạnh dùng để làm lạnh không khí Không khí vào dàn lạnh có t 1 = 30 0 C,

1 = 70% và ra khỏi dàn lạnh có t 2 = 14 0 C Lưu lượng không khí qua dàn lạnh

G kk = 18.10 3 kg/h

Bình ngưng giải nhiệt bằng nước với nhiệt độ nước vào t n 1 = 25 0 C, nhiệt độ nước

ra t n 2 = 31 0 C Cho nhiệt dung riêng của nước là c pn = 4,18 kJ/kgK

1 Biểu diễn chu trình trên đồ thị T-s và logp-i,

2 Xác định entanpy của tác nhân lạnh tại các điểm đặc trưng,

3 Xác định hệ số làm lạnh của máy lạnh ,

4 Xác định công suất của máy nén [kW],

5 Xác định năng suất lạnh của máy lạnh Q 0 [kW] và lượng nước tách ra khỏi dàn lạnh [kg/h],

6 Xác định năng suất giải nhiệt của bình ngưng Q k [kW] và lưu lượng nước giải nhiệt qua bình ngưng G n [kg/h]

VD 8.6:

Một dàn làm lạnh không khí có các thông số được biết như sau: không khí vào có lưu lượng thể tích V = 5000 m 3 /h, nhiệt độ nhiệt kế khô chỉ t 1 = 35 0 C, nhiệt độ nhiệt kế ướt chỉ t ư = 30 0 C, nhiệt độ không khí ra khỏi dàn lạnh t 2 = 15 0 C và

2 = 80% Độ tăng nhiệt độ của nước lạnh sau khi ra khỏi dàn lạnh t n = 5 0 C, nhiệt dung riêng của nước c pn = 4,18 kJ/kgK

1 Tính năng suất lạnh của dàn lạnh Q 0 [kW]

2 Tính lưu lượng nước lạnh và nước ngưng tụ [kg/h]

3 Biểu diễn quá trình không khí ẩm trên đồ thi I-d và t-d

Khi tính không sử dụng số liệu tra từ đồ thị I-d và t-d

Lấy áp suất khí quyển p kq = 1 bar

VD 8.7:

Không khí ẩm trước khi đi vào dàn lạnh có t 1 = 32 0 C và 1 = 80% Sau khi ra khỏi dàn lạnh, người ta thấy t 2 = t đs 1 – 10 0 C và 2 = 100%, trong đó t đs 1 là nhiệt độ đọng sương ứng với trạng thái không khí trước khi đi vào dàn lạnh Cho biết lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh là 7500m 3 /h

1 Vẽ biểu diễn quá trình khảo sát trên đồ thị I-d và t-d

2 Xác định năng suất lý thuyết của dàn lạnh

VD 8.8:

Khơng khí ẩm cĩ lưu lượng G = 250g/s trước khi vào dàn lạnh của 1 máy lạnh có nhiệt đợ t 1 = 25 o C, đợ ẩm tương đối 1 = 60% Máy lạnh có hệ số làm lạnh là  = 3,5; năng suất thiết bị ngưng tụ là Q k = 4 kW Xác định:

a Năng suất lạnh Q 0

b Nhiệt đợ khơng khí ra khỏi dàn lạnh

c Lượng nước tách ra khỏi dàn lạnh trong 30 phút

Cho phép tra số liệu từ đồ thị không khí ẩm

Giải

1)

o k

o o

Q Q

Q N

Q





















kW 0,89 N

kW 3,11

Qo

2) t1 = 25oC  phmax1 = 0,03166 bar

kg / kg 012 , 0 03166 , 0 6 , 0 1

03166 , 0 6 , 0 622

,

0









I1 = 25 + 0,012(2500 + 1,9325) = 55,7 kJ/kg

kg / kJ 252 , 43 25 , 0

11 , 3 7 , 55 G

Q I

I

kk

o 1

Tra đờ thị khơng khí ẩm theo I2 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 một cấp làm việc với R-22

Nhiệt độ ngưng tụ: t k = 47 0 C (p k  18 bar)

Nhiệt độ bay hơi: t 0 = 6 0 C (p 0  6 bar)

Nhiệt độ hơi vào máy nén: t 1 = 10 0 C

Lưu lượng R-22 lưu động trong thiết bị là 2500 kg/h

1 Biểu diễn chu trình lạnh trên đồ thị T-s và logp-i

2 Xác định entanpy tại các điểm đặc trưng

3 Xác định năng suất lạnh Q 0 , năng suất ngưng tụ Q k , công suất máy nén L và hệ số làm lạnh của chu trình

4 Xác định lưu lượng nước giải nhiệt qua bình ngưng G n (kg/h), biết chênh lệch nhiệt độ nước giải nhiệt vào và ra khỏi bình ngưng là 6 0 C

VD 8.10 (Đề thi HKI 06-07)

Cho chu trình lạnh như hình vẽ, môi chất làm việc trong hệ thống là R22

- Tìm entanpy tại các điểm 1,2,3,3’,4

- Nước đi qua thiết bị bay hơi nhiệt độ biến đổi từ 12 0 C còn 7 0 C Lưu lượng nước G n = 18 m 3 /h

Xác định: năng suất lạnh Q 0 [kW], hệ số làm lạnh , năng suất bình ngưng

Q k[kW], công suất máy nén N[kW]

-o0o -

log p

i

1

2 3’

4

16 bar

6oC

C 38

'

3