Смена режима эксплуатации конденсаторной группы приводит к изменению температуры и давления конденсации. Следствием этого является изменение энергопотребления холодильной установки; температура кипения холодильного агента при этом меняется незначительно. При анализе температура кипения принята постоянной. На практике это имеет место ещё и тогда, когда температура кипения является поддерживаемым параметром, определяемым технологией холодильного процесса.
В настоящее время на аммиачных холодильных установках средней и крупной производительности широкое применение находят испарительные конденсаторы.
Потребление электроэнергии холодильной установкой определяется её производительностью, которая должна соответствовать теплопритоку в охлаждаемые помещения , температурой кипения t о, а также температурой конденсации t к. Нагрузка на конденсатор и температура конденсации зависят от параметров воздуха, охлаждающего конденсатор, и производительности установки. На величины и заметное влияние оказывает также количество включённых в работу конденсаторов и их техническое состояние, причем каждый конденсатор имеет непосредственно потребляющие электроэнергию элементы: водяные насосы и вентиляторы.
Тепловая производительность испарительных конденсаторов TVKA (Венгрия), характеристики которых приведены в таблице П5 приложения, может быть рассчитана по модифицированной зависимости, предложенной фирмой-производителем:
0,058824 , | (6.1) |
где − число включённых в работу конденсаторов; – номинальная производительность одного конденсатора при работе в заданном режиме, Вт; – толщина загрязнений в водяных трубках, м; – остаточная производительность конденсатора при выключенных вентиляторах; – отношение числа фактически работающих вентиляторов к установленному их числу; – температура мокрого термометра, оС.
Требуемая производительность конденсаторов, входящих в состав холодильной машины, с учётом допущения об изоэнтропическом процессе сжатия из состояния насыщения холодильного агента на входе в компрессор, может быть определена по формуле:
, | (6.2) |
где – удельная теплота конденсации холодильного агента, зависящая от температур нагнетания компрессора и конденсации , Дж/кг; – массовый расход хладагента, кг/с; – теплопритоки в охлаждаемое помещение, Вт; – удельная массовая холодопроизводительность, определяемая температурами кипения и конденсации холодильного агента, Дж/кг.
Удельную теплоту конденсации холодильного агента определим по формуле:
, | (6.3) |
где – теплота парообразования хладагента при температуре конденсации, Дж/кг (аппроксимирующую зависимость для её расчёта получить самостоятельно на основании таблицы термодинамических свойств хладагента в состоянии насыщения); – удельная массовая изобарная теплоёмкость паров хладагента, Дж/(кг К).
Значение удельной массовой изобарная теплоёмкости паров хладагента определим по формуле для идеального газа
, | (6.4) |
где – газовая постоянная хладагента; – показатель адиабаты. Для аммиака ; .
Температура нагнетания компрессора при адиабатном процессе сжатия хладагента определяется по уравнению
, | (6.5) |
где – рекомендуемый перегрев пара хладагента перед компрессором, оС; и – давления насыщения хладагента при соответствующих температурах, которые соответствуют давлениям паров хладагента на выходе из компрессора и на входе в него, Па. Аппроксимирующую зависимость для расчёта давления насыщения от температуры получить самостоятельно на основании таблицы термодинамических свойств хладагента в состоянии насыщения.
Удельная массовая холодопроизводительность определяется по уравнению:
, | (6.6) |
– удельная энтальпия сухого насыщенного пара хладагента при температуре кипения, Дж/кг; − удельная энтальпия насыщенного жидкого хладагента при температуре конденсации, Дж/кг. Аппроксимирующие зависимости для расчёта этих параметров от температуры получить самостоятельно на основании таблицы термодинамических свойств аммиака в состоянии насыщения.
Приравнивая левые части зависимостей (6.1) и (6.2) с учётом (6.3) – (6.5) и решая полученное трансцендентное уравнение относительно ,находят значение температуры конденсации, при которой производительность конденсаторов, определяемая по (6.1), соответствует требуемой производительности, вычисляемой по (6.2).
По известной температуре конденсации определяют суммарное энергопотребление конденсаторами и компрессорами:
, | (6.7) |
где и – число вентиляторов и число насосов,работающих на один конденсатор; и – мощности одного вентилятора и насоса соответственно, Вт; – удельная холодопроизводительность компрессора.
Удельную холодопроизводительность компрессора конкретной марки (холодильный коэффициент) рассчитывают по его холодопроизводительности и эффективной мощности , зависимости которых от температур кипения и конденсации получают при испытаниях. Приведённая ниже эмпирическая формула соответствует компрессору П-220, характеристики которого приведены на рисунках П1, П2 приложения).
. | (6.8) |
Естественно, что с увеличением числа включенных в работу конденсаторов произойдет увеличение энергопотребления их штатных вентиляторов и насосов, но уменьшится энергопотребление компрессоров. При выключении конденсаторов имеет место обратная картина. Таким образом, существует некоторое оптимальное число включенных в работу конденсаторов, при котором суммарные затраты энергии принимают наименьшее значение.
Ограничения на вводимые параметры: