Bilanțul Exergetic a Unei Instalații Frigorifice cu Compresie de Vapori

1. DETERMINAREA PARAMETRILOR ÎN PUNCTELE DE VÂRF ALE CICLULUI

1.1. Date inițiale pentru efectuarea bilanțului exergetic

Pentru efectuarea calculelor se vor considera următoarele date inițiale:

- Căldura disponibilă Q = 770 MJ/h;

- Temperatura saramurii la intrare în vaporizator t's = - 7 0C;

- Temperatura saramurii la ieșirea în vaporizator t''s = - 12 0C;

- Temperatura apei de răcire la intrare în condensator t'a = + 23 0C;

- Temperatura apei de răcire la ieșirea în condensator t''a = + 27 0C;

- Temperatura apei de răcire la intrare din subrăcitor t'asr = + 12 0C;

- Diferența de temperatură în vaporizator Δtvap = 3 K;

- Diferența de temperatură în condensator Δtcond = 4 K;

- Diferența de temperatură în subrăcitor Δtsub = 8 K;

- Temperatura mediului ambiant t0 = 20 0C;

- Presiunea mediului ambiant p0 = 1 bar;

- Randamentul compresorului ηcompr = 82%;

- Randamentul electromecanic ηem = 91%.

1.2. Schema tehnologică a instalației frigorifice

Figura 1.1. Schema de principiu a instalației frigorifice cu compresie de vapori, cu agent R600a

1.3. Calcule termice ale ciclului

Determinăm temperatura în condensator:

tcond = t''a + Δtcond = +27 + 4 = +31 0C.

Determinăm temperatura în vaporizator:

tvap = t''s – Δtvap = -7 - 3 = -10 0C.

Determinăm temperatura în subrăcitor:

tSR = tcond – ΔtSR = +31 - 8 = +23 0C.

Cunoscând temperaturile în punctele de proces construim ciclul instalației frigorifice, figura 1.2.

Figura 1.2. Ciclul instalației frigorifice cu compresie de vapori de R600a

Determinăm ceilalți parametri din diagramă în fiecare punct și calculăm exergiile specifice. Valorile mărimilor enunțate mai sus sunt prezentate în tabelul 1.1.

Tabelul 1.1. Valorile numerice a parametrilor în punctele procesului

Nr. pct. de vârf t, 0C p, bar h, kJ/kg s, kJ/(kg•K) ex, kJ/kg

1 - 10 1,09 542,13 2,302 6,874

2r + 34 4,195 603,67 2,3384 57,749

4 + 31 4,195 272,83 1,251 45,517

5 + 23 4,195 253,45 1,186 45,182

6 - 10 1,09 253,45 1,205 39,615

med. amb. + 20 1 590 2,489 -139,23

Pentru calculul exergiei specifice vom utiliza următoarea expresie:

ex = h – h0 – T0 - (s – s0), kJ/kg. (1.1.)

Grupăm factorii care se referă la parametrii mediului ambiant și obținem următorul coeficient:

k0 = h0 – T0 - s0, kJ/kg. (1.2.)