Экономическая и эксергетическая оценка идеализированного цикла судового холодильного оборудования | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 6 апреля, печатный экземпляр отправим 10 апреля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №8 (403) февраль 2022 г.

Дата публикации: 27.02.2022

Статья просмотрена: 87 раз

Библиографическое описание:

Черкаев, Г. В. Экономическая и эксергетическая оценка идеализированного цикла судового холодильного оборудования / Г. В. Черкаев, Д. Р. Дрягина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 8 (403). — С. 13-16. — URL: https://moluch.ru/archive/403/89095/ (дата обращения: 29.03.2024).



В статье авторы пытаются дать оценку эксергетического КПД эффективности рабочих процессов судовой холодильной машины. Эксергетический анализ стал одним из самых популярных критериев оценки эффективности тепловых машин и аппаратов в последние годы.Эксергетический КПД баланса позволяет учесть лишь потери из-за необратимости процессов, что является минусом, так как эти потери не всегда являются основными. Если сравнивать теоретически цикл тепловых машин, то все процессы будут являться необратимыми с идеальным циклом Карно. Эксергетический КПД здесь будет равен всегда 100 %. На практике было выявлено, что применения эксергетического КПД показывает отличие его значений и параметров от энергетического КПД.

Ключевые слова: экономический анализ, холодильная установка, эксергетический анализ, фреон, цикл.

Идеализированный (теоритический) обратный цикл является классическим примером обратного цикла и представлен во всех учебных изданиях по термодинамике.

Принципиальная схема холодильной машины: К- компрессор; Т- турбодетандер Три, Тхи — теплообменный аппарат на горячем источнике и холодном источнике

Рис. 1. Принципиальная схема холодильной машины: К- компрессор; Т- турбодетандер Т ри , Т хи — теплообменный аппарат на горячем источнике и холодном источнике

Для эксергетического анализа работы судовой холодильной машины на хладагентах были взяты следующие параметры для расчета и сравнительной характеристики: температура кипения -30, -15,0ºС, температура конденсации 30,40, 50ºС, температура перегрева пара на всасывания в компрессоре -10ºС, температура окружающей среды 30ºС. Рабочие хладагенты R22 b R410а, которые циркулируют в установке.

Энергетический КПД холодильной установки:

(1)

где:

-удельный расход электроэнергии в идеальном цикле;

- холодильный коэффициент установки.

Рассмотрим эксергетический КПД теоритеческого обратного цикла с использованием двух походов: разностного и балансового. Эксерегетический баланс цикла холодильной машины с учетом допущений:

(2)

Где e qx - эксергия, теплового потока «отобранного» от холодильного источника, e q Г - эксергия теплового потока, отданного горячему источнику.

Тогда эксергетический КПД определенный балансовым методом:

(3)

Для того, чтобы определить эксергетический КПД разностным методом, рассмотрим определение полезного эффекта.

Для холодильной машины, работающей по теоретическому обратному циклу, полезным эффектом является перенос энергии с одного температурного уровня на другой, т. е. перенос теплоты от холодного источника к горячему источнику, исходя из этого полезный эффект можно выразить [2]:

(4)

Затраченная эксергия будет выражена работой L подведенной к циклу.

Понятие эксергии позволяет четко увидеть неэквивалентность разных видов энергии. На большое количество теплоты в окружающей среде, его техническая пригодность равна нуля, и для его использования необходимо затратить дополнительную энергию. В Таблице 1 приведены сравнительные данный холодильной машины при неизменной температуры кипения и различных температуры конденсации R22, К410А в электродвигатели (dэм), компрессоре (dкм), конденстаторе (dк), регулирующем вентиле (dр.в).

Таблица 1

Изменения потерь эксергии в зависимости от температуры конденсации

Хладагент,

t0 = –15 ºС

tк, ˚С

КПДуст

dэм

dкм

dк,

dр.в

R410a

30

0,46

4,37

8,960

3,89

6,16

40

0,334

5,38

16,030

2,64

9,97

50

0,253

6,20

22,500

1,47

14,36

R22

30

0,483

3,99

7,770

3,32

4,69

40

0,365

4,89

15,350

3,20

6,74

50

0,288

5,66

21,200

3,05

9,67

Эксергетический анализ технических систем позволяет дать более актуальные сведенья о степени совершенства технологии, по сравнению с анализом, основанном на энергетическом КПД. Учет потерь эксергии при необратимом теплообмене показывает, что на самом деле это величина составляет более 50 % [3]. Сведем данные нашего исследования в таблице 2.

Таблица 2

Изменения потерь эксергии в зависимости от температуры конденсации

Хладагент,

t0 = –15 ºС

to, ˚С

КПДуст

dэм

dкм

dк,

dр.в

R410a

0

0,3581

2,76

8,277

3,47

2,64

-15

0,46

4,37

8,960

3,89

6,16

-30

0,4714

6,20

9,700

4,38

11,73

R22

0

0,390

2,42

7,167

3,32

4,69

-15

0,483

3,99

7,769

3,20

6,74

-30

0,503

5,88

10,163

3,05

9,67

С ростом температуры конденсации происходит рост потерь эксергии в конденсаторе для всех исследуемых хладагентов. Следует отметить, что R410А имеет наибольшие потери в конденсаторе во всем диапозоне изменения температуры конденсации. Видно также, что при увеличении температуры конденсации растут и суммарные потери эксергии в компрессоре и электродвигателе. Потери при работе на хладагенте R410A на 9–14 % больше, чем при работе на R22.

Расчет основных технико-экономических показателей. Данные для расчета возьмем в таблице 3.

Таблица 3

Основные производственные фонды

п/п

Оборудование

Кол-во

Цена за единицу, руб.

Сумма, руб.

1

Компрессорный агрегат HSK8571–140

2

860840

1721680

2

Компрессорный агрегат HSK 5363–40

2

271863

271863

3

Конденсатор AGS 501B

1

335000

335000

4

Воздухоохладитель RLE503B55

3

424164

1272492

5

Воздухоохладитель GLE403B4

2

286100

286100

6

Терморегулирующий вентиль

PHT300–1

3

38000

114000

7

Терморегулирующий вентиль

TDE85–1

1

29000

29000

8

Линейный ресивер F1052T

1

32496

97488

9

Маслоотделитель BC-OS-H5–79

2

57760

173280

10

Маслосборник YRG-S-10

2

9514

19028

11

Маслоохладитель OCA 234–4D-1/80

2

832763

832763

12

Реле низкого давления CAS136

1

9366

28098

13

Термометр манометрический BC-T100

1

2980

5960

14

Манометр BCJL-NG

1

1189

2378

15

Сигнализатор уровня ресивера АКС-38

1

54258

3459

16

Регулятор температуры AVTB

1

14988

29976

17

Регулятор подачи хладагента KVC 15

1

8823

35292

Расчет годовой выработки холода.

Годовую выработку холода определяется по формуле (5):

Q холод. год = УQ о ×Т, (кДж) (5)

Где:

Q — годовая выработка холода,

УQ о суммарная рабочая холодопроизводительность компрессов в стандартном режиме,

Т — количество часов работы компрессоров в год (22 в сутки),

где

525 — рабочая холодопроизводительность компрессора.

Т = 22×360 = 7920 (ч)

Qхолод = 525×7920 = 4047120 (кДж/год)

Расчет капитальных затрат.

Расчет капитальных затрат определяется по формуле (6):

Кап. зат. = Соб+ Странс +Смон+ Сстр. раб. (руб) (6)

Где:

Соб — стоимость оборудования

Странс — стоимость транспортно-заготовительных расходов,руб.

Смон — стоимость монтажа и отладки оборудования, руб.

Сстр. раб. — стоимость строительных работ, устройство фундамента оборудования

Кап. зат. = 6317841+94767,61+315892,05+221124,43+58320000 = 65269625,09 руб.

Литература:

1. Ерофеев В. Л., Жуков В. А., Энергетический и эксергетический подходы к оценке повышения эффективности судовых холодильных установок. Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала Макарова 9.5. — 2017 г.

2. Кошкин H. H. Холодильные машины: Учебн. для втузов по специальности «Холодильные машины и установки» // H. H. Кошкин, И. А. Сакун, Е. М. Бамбушек и др.; Под общ. ред. И. А. Сакуна. — Л. Е. Машиностроение, 1985. — 510 с.

3. Мельцер М. И. Методы термодинамической оценки теоретических и действительных циклов холодильных машин // Холодильная техника и технология. Киев. Техника. — 1968. — № 6. — С. 27–32.

Основные термины (генерируются автоматически): холодильная машина, годовая выработка холода, горячий источник, обратный цикл, полезный эффект, температура конденсации, энергетический КПД, идеальный цикл, компрессорный агрегат, судовая холодильная машина.


Ключевые слова

цикл, экономический анализ, холодильная установка, фреон, эксергетический анализ

Похожие статьи

Экспериментальное исследование влияния интенсивности...

хладагент, автомобильный рефрижератор, холодильный... Оценивается холодильный коэффициент эффективностью холодильной машины с точки зрения производства холода. Экспериментальное исследование влияния интенсивности конденсации на работу бытовой...

Термодинамическое исследование работы холодильной...

Наличие разности температур в конденсаторе и испарителе холодильной установки обуславливает внешнюю необратимость

температуры воды и хладоносителя на входе и выходе в конденсатор и испаритель; ‒ давления конденсации, кипения и давления после...

Оценка термодинамической эффективности цикла теплового насоса

Действительный цикл можно представить как результат, полученный после очередного изменения, идеального обратимого цикла Карно (рисунок 2). На рисунке 2, цикл 1 представлен идеальный обратимый цикл Карно для данных постоянных температур источников тепла .

Повышение эффективности и энергосбережения в холодильных...

 Интенсификация теплообмена в конденсаторах холодильных машин дала возможность

К примеру, для получения холода 0.78 кВт при температуре кипения - 11 оС на установке с

Повышение эксергетического КПД водяных конденсаторов холодильных машин путём...

Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной...

Холодильная машина предназначена для отвода тепловой энергии от охлаждаемого тела. Но есть небольшая проблема, ту энергию. В это же время на второй кулер подается сигнал о включении и отводе воздуха из холодильной камеры на конденсатор первого контура, для...

Использование эффекта Зеебека для увеличения интенсивности...

Ключевые слова: малая холодильная машина, бытовой холодильный прибор, охлаждение конденсатора, вентилятор, термоэлектрический преобразователь. Введение. Объектом исследований являются эффект Зеебека в малых холодильных машинах.

Повышение экономичности парокомпрессионных холодильных...

Удельная работа цикла — это работа для повышения давления от до. Холодильный коэффициент цикла: Эксергетический КПД: Удельный расход холодильного агента: При снижении температуры конденсации до давление конденсации уменьшается до .

Обзор термодинамических характеристик хладагентов...

Сравним термодинамические параметры идеального холодильного цикла хладагентов R-134A, R-410А и R-407С (см. таблицу 2). Таблица 2. Температура испарения Тисп.., °С. Температура конденсации Тконд., °С. Перегрев Тперег.., °С. Переохлаждение Тохл., °С.

Похожие статьи

Экспериментальное исследование влияния интенсивности...

хладагент, автомобильный рефрижератор, холодильный... Оценивается холодильный коэффициент эффективностью холодильной машины с точки зрения производства холода. Экспериментальное исследование влияния интенсивности конденсации на работу бытовой...

Термодинамическое исследование работы холодильной...

Наличие разности температур в конденсаторе и испарителе холодильной установки обуславливает внешнюю необратимость

температуры воды и хладоносителя на входе и выходе в конденсатор и испаритель; ‒ давления конденсации, кипения и давления после...

Оценка термодинамической эффективности цикла теплового насоса

Действительный цикл можно представить как результат, полученный после очередного изменения, идеального обратимого цикла Карно (рисунок 2). На рисунке 2, цикл 1 представлен идеальный обратимый цикл Карно для данных постоянных температур источников тепла .

Повышение эффективности и энергосбережения в холодильных...

 Интенсификация теплообмена в конденсаторах холодильных машин дала возможность

К примеру, для получения холода 0.78 кВт при температуре кипения - 11 оС на установке с

Повышение эксергетического КПД водяных конденсаторов холодильных машин путём...

Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной...

Холодильная машина предназначена для отвода тепловой энергии от охлаждаемого тела. Но есть небольшая проблема, ту энергию. В это же время на второй кулер подается сигнал о включении и отводе воздуха из холодильной камеры на конденсатор первого контура, для...

Использование эффекта Зеебека для увеличения интенсивности...

Ключевые слова: малая холодильная машина, бытовой холодильный прибор, охлаждение конденсатора, вентилятор, термоэлектрический преобразователь. Введение. Объектом исследований являются эффект Зеебека в малых холодильных машинах.

Повышение экономичности парокомпрессионных холодильных...

Удельная работа цикла — это работа для повышения давления от до. Холодильный коэффициент цикла: Эксергетический КПД: Удельный расход холодильного агента: При снижении температуры конденсации до давление конденсации уменьшается до .

Обзор термодинамических характеристик хладагентов...

Сравним термодинамические параметры идеального холодильного цикла хладагентов R-134A, R-410А и R-407С (см. таблицу 2). Таблица 2. Температура испарения Тисп.., °С. Температура конденсации Тконд., °С. Перегрев Тперег.., °С. Переохлаждение Тохл., °С.

Задать вопрос