Собівартість штучного холоду в одноступеневих парокомп­ресійних холодильних установках. Методологія визначення.

Повна собівартість штучного холоду з будь яким його температурним рівнем одержаним в парокомпре­сійній холодильній установці (ПКХУ), оснащеній компресором з елект­ро­при­водом – (С _шт.х^t) ^Σ, грн/ГДж(х),виз­на­ча­ється за фор­му­лою:

(С _шт.х ^t) ^Σ = (С _шт.х ^t ) ^Е + (С _шт.х ^t ) ^експл + (С _шт.х ^t ) ^рент (4.1)

де:

(С _шт.х ^t) ^експл – експлуатаційна складова, грн/гДж(х);

(С _шт.х ^t) ^рент – складова рентабельності, грн/кДж(х);

(С _шт.х ^t) ^Е – енергетична (компресорна) складова собівартості штучного холоду, грн/кДж(х). Визначається за формулою:

(С _шт.х^t) ^Е = S _е/е^ПКХУ / (Q _шт.х^t) ^ПКХУ (4.2)

де:

S _е/е^ПКХУ – обсяг коштів, витрачених на закупівлю спожитої компресором протягом, наприклад, однієї годи­ни, електроенергії, грн/год. Визнача­єть­­ся за обсягом виконаної компресором роботи стискання холодоагенту, грн/год.

(Q _шт.х^t) ^ПКХУ – годинний обсяг штучного холоду виробленого в ПКХУ,кВт.год(х )/ год.

Визначення складових ф-ли (4.2) є достатньо складною процедурою і по­т­ре­бує детального розгляду.

Прошу звернути увагу на особливості визначення трьох різних по сутності, але схожих за назвою параметрів, що визначають холо­до­продуктивність ПКХУ, а саме на:

- обсяг штучного холоду, виробленого в ПКХУ за певний розрахуноквий термін часу, що має базове позначення –“QQ”, кВт.год/год;

- холодопродуктивність ПКХУ або потужність штучного холоду, виробленого в ПКХУ, що має базове позначення – “Q”, кВт;

- питому холодопродуктивність ПКХУ – “q”, кДж/кг.

Обсяг коштів, сплачених за обсяг електричної енергії, спожитої компре­со­ром, наприклад, за одну годину – S _е/е ^ПКХУ,грн/год, визначається за формулою:

S _е/е^ПКХУ = W ^τ_компр· С _е/е (4.3)

де:

С _е/е – закупівельна вартість електричної енергії, грн/кВт.год. Виз­начається умо­вами електропостачання та кон’юнктурою енерго­ринку.

W ^τ_компр – обсяг електричної енергії, спожитої компресором протягом визначеного терміну роботи, кВт.год/год. Виз­начається за формулою:

W ^τ_компр = L _компр^t · τ / η_е.дв (4.4)

де:

η_е.дв – експлуатаційний ККД електродвигуна-приводу компресора, од. Визна­ча­ється йо­го паспортом та терміном експлуатації;

τ_розр – часовий параметр розрахункового терміну роботи ПКХУ. Для термі­ну – година: τ_розр = 1,0 год/год, для терміну – доба: τ_розр = 24 год/доб;

L _компр^t – потужність (секундний обсяг) механічної роботи, виконаної компре­со­ром, кВт (кДж/с). Виз­начається за формулою:

L _компр^t = l _компр^t· G _ХА (4.5)

де:

l _компр^t – фактична питома робота, виконана компресором, в процесі одержання штуч­ного холоду, кДж/кг. Визначається параметрами термо­динамічного циклу ПКХУ;

G _ХА – секундна масова витрата холодоагенту, в системі “компре­сор-конден­са­тор-випарник” кг/с. Визна­ча­ється за паспортною характеристикою компресора або метода­ми енер­гетичних балансів компресора, випарника, конденсатора, або шляхом безпосереднього виміру. У разі наявності достовірних даних з холо­до продуктивності ПКХУ– Q _шт.х^t , G _ХА мо­же бути визначена за формулою:

G _ХА = Q _шт.х^t / q _шт.х^t (4.6)

де: q _шт.х^t – питома холодопродуктивність ПКХУ, кДж/кг. Визна­чається термоди­на­мікою циклу ПКХУ.

Питомі показники параметри циклу ПКХУ (ентальпії, питомі роботи, питомі кількості теплоти) визначаються з побудо­ва­но­го в системі термодинамічних координат “lg(p) - i” або “T-S”, або “I-S” його конфігурації, див. рис. 4.1, і визначаються наступним чином:

Питома холодопродуктивність ПКХУ– q _шт.х ^t, кДж/кг. Визначається за фор­му­лою:

q _шт.х^t = i ₂ – i ₁ (4.7)

де:

i ₂ – ентальпія холодоагенту (у стані насиченої або незначно перегрітої пари) на виході із випарника, кДж/кг. Визначається у відповідності до експлу­ата­цій­ного тиску у випарнику.

i ₁ – ентальпия холодоагенту (у стані насиченої або переохолодженої рідини) на виході із конденсатора (після дроселювання), кДж/кг. Визначається у відпо­від­­ності до експлуата­цій­но­го тиску в конденсаторі.

Нижче, на рис. 4.1., в системі координат “ lg(p)-і ” представлено зображення тер­модинамічного циклу одноступеневої ПКХУ на темм­­­пературу штуч­но­го хо­ло­ду (–) 8 ^оС.

 

 

Рис. 4.1. Термодинамічний цикл одноступеневої аміачної ПКХУ на рівень температури штучного холоду (–) 8 ^оС.

Питома робота ізоентропного (адіабатичного) стискання хо­ло­до­­аген­ту в ком­п­ресорі– l_{компр.а} ^t , кДж/кг. Визначається за формулою:

l_{компр.а} ^t = i _3а – i ₂ (4.8)

де:

i _3а – кінцева ентальпія адіабатного (ізоентропного) стискання холоагенту в ком­п­ресорі. Визначається побудовою термодинамічного циклу ПКХУ, кДж/кг;

Питома робота реального стискання холодоагенту в компре­сорі– l _компр^t, кДж/кг. Визначається за формулою:

l _компр^t = l_{компр.а} ^t / η_і (4.9)

де:

η_і – експлуатаційний індикаторний ККД компресора, од. Визначається за пас­пор­том компресора в межах від 0,60 до 0,78

Макропоказники роботи ПКХУ, наступні:

- (QQ _шт.х^t)^ПКХУ – обсяг штучного холоду ПКХУ певного темпера­тур­­но­­го рів­ня за певний термін роботи, кВт.год(х)/ τ. Виз­на­ча­єть­ся за формулою:

(QQ _шт.х^t)^ПКХУ = (Q _шт.х^t)^ПКХУ· τ_розр (4.10)

де:

τ_розр – часовий параметр розрахункового терміну роботи ПКХУ. Для терміну “година” τ_розр = 1 год/год; для терміну “ доба”– τ_розр = 24 год/доб.

(Q _шт.х^t)^ПКХУ – потужність штучного холоду, виробленого в ПКХУ, кВт. Виз­на­ча­єть­ся за формулою:

(Q _шт.х^t) = G _XA · q _шт.х^t (4.11)

- L _компр^t – механічна потужність (робота, виконана компре­сором, в оди­ни­цю ча­су), кВт. Визначається за форму­лою:

L _компр^t = G _X.A · l _шт.х^t = G _X.A · (і ₃ – і ₂) (4.12)

де:

і ₃ – ентальпия холодильного агенту (у стані перегрітої пари) на виході з компре­сора (на вході в конденсатор), кДж/кг. Визначається відповідності до екс­плу­а­таційного тиску в конденсаторі.

- W _компр^t – електрична потужність, яку споживає компресор, кВт. Виз­на­ча­єть­ся за форму­лою:

W _компр^t = L _компр^t / η_е.дв (4.13)

де:

η_е.дв – ККД електродвигуна – приводу компресора. Визначається за паспортом електродвигуна в межах від 0,90 до 0,95.

Нижче, наведено приклад визначення енергетичної скла­до­вої та повної собі­вар­­тості штучного холоду, температурою 8 ^оС, одержаного в односту­пене­вій ПКХУ, холодопродуктівністю 525 кВт(х) холодо­аген­том – аміаком (R-717).