Краткое описание математической модели

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: