«Павлов Романков раздел 11 Глубокое охлаждение» - Кейсы/Задачи

Содержание

11.1. Вычислить холодильный коэффициент и мощность, потребляемую холодильной установкой, работающей по циклу Карно, если ее холодопроизводительность 6400 Вт при температуре испарения -10°С. Температура конденсации 22 °С.

11.2. Найти минимальную затрату работы (по циклу Карно) и расход воды в конденсаторе при выработке 100 кг/ч льда из воды, имеющей температуру 0 °С. Хладагент испаряется при -5°С, а конденсируется при 25°С. Вода в конденсатор подается при 12 СС, а уходит при 20 СС. Удельная теплота замерзания воды 335 кДж/кг.

11.3. Определить удельную холодопроизводительность хладагента и холодильный коэффициент цикла для: а) аммиака; б) диоксида углерода и в) дифтордихлорметана СF2Сl2. Температура испарения - 15 0С, температура конденсации 300С. Цикл сухой, переохлаждение жидкости перед дросселированием отсутствует.

11.4. Вычислить теоретический холодильный коэффициент углекислотной холодильной установки, если температура конденсации 20°С, а температура испарения -40°С. Цикл сухой, переохлаждение жидкости перед дросселированием отсутствует.

11.5. Сравнить теоретические холодильные коэффициенты аммиачной компрессионной холодильной установки, работающей при температуре испарения -20 °С и температуре конденсации 30 °С: а) для цикла Карно; б) для реального влажного цикла; в) для сухого цикла без переохлаждения жидкого аммиака; г) для сухого цикла с переохлаждением до 25 СС жидкого аммиака после конденсации.

11.6. По условиям предыдущей задачи сравнить теоретические холодильные коэффициенты для фреоновой холодильной установки, пользуясь диаграммой i - lg р (рис. XXVIII).

Задача 11.7 В конденсаторе аммиачной холодильной установки 20 м3/ч воды нагревается на 6 К. Теоретическая мощность, затрачиваемая компрессором, 23,5 кВт. Определить холодопроизводительность установки и холодильный коэффициент.

Введение

11.12. Аммиачная холодильная установка холодопроизводительностью 116300 Вт с компрессором вертикального типа работает при температуре испарения -15 °С, температуре конденсации 30 °С и переохлаждении до 25 СС. Компрессор имеет сухой ход. Определить: давления в конденсаторе и испарителе, холодильный коэффициент, часовой объем засасываемых компрессором паров, теоретическую и действительную потребляемую мощность, температуру аммиака на выходе из компрессора, расход воды на конденсатор при нагревании воды в нем на 7 °С.

11.13. Аммиачный двухцилиндровый вертикальный компрессор одноступенчатого сжатия имеет диаметр цилиндров 150 мм, ход поршня 150 мм и частоту вращения 400 об/мин. Вычислить холодопроизводительность этого компрессора при нормальных условиях, а также при рабочих условиях, когда испарение производится при рабс = 2 кгс/см2, а конденсация при рабс = 12 кгс/см2. Перед дросселированием производится переохлаждение жидкого аммиака на 6°С. Вычислить также действительную расходуемую мощность для рабочих условий.

Выдержка из текста работы

Задача 11.14. В каскадной холодильной установке, работающей с фреоновым и этановым циклами (рис. 11.16), этан конденсируется при -14 °С под абсолютным давлением 17 кгс/см2. Количество теплоты, передаваемой от конденсирующегося этана к кипящему фреону (хладону), составляет 23 260 Вт. Температура испарения фреона на 5°С ниже температуры конденсации этана. Конденсируется фреон при 30°С, переохлаждения жидкого фреона нет, цикл сухой. Определить степень сжатия фреона в компрессоре (отношение давления конденсации к давлению испарения) и расход воды в конденсаторе фреона при нагревании ее на 8 °С.

11.15. Сжатый до рабс = 10 МПа воздух охлаждается в испарителе двухступенчатой аммиачной холодильной установки до температуры, на 5°С превышающей температуру испарения аммиака. После охлаждения сжатый воздух дросселируется до давления рабс = 0,4 МПа. Определить температуру воздуха после дросселирования, если аммиак испаряется под давлением рабс = 0,042 МПа.

11.16. Определить по диаграмме Т-S интегральный джоуль-томсоновский эффект при дросселировании воздуха до 1 кгс/см2 а) при начальной температуре воздуха 15°С и начальном давлении 50 кгс/см2; б) при начальной температуре воздуха -50°С и начальном давлении 50 кгс/см2;

11.17. Определить затрату энергии на 1 кг жидкого воздуха, получаемого по простому регенеративному циклу, при следующих условиях: а) начальная температура воздуха 15 °С, давление сжатия 50 кгс/см2; б) начальная температура 15 °С, давление сжатия 200 кгс/см2. Расширение в обоих случаях производится до 1 кгс/см2. Потери холода от недорекуперации и в окружающую среду не учитывать.

11.18. Определить сжижаемую долю воздуха и расход энергии на 1 кг жидкого воздуха в простом регенеративном цикле при начальной температуре воздуха 30 °С и давлении сжатия рабс = 200 кгс/см2. Общие потери холода 10,5 кДж на 1 кг перерабатываемого воздуха.

11.19. Определить расход энергии на 1 кг жидкого воздуха при дросселировании воздуха с 200 до 1 кгс/см2 в цикле с предварительным аммиачным охлаждением до -50°С. Удельная холодопроизводительность аммиачной холодильной установки 4820 кДж на 1 кВт-ч. Потери холода от недорекуперации и в окружающую среду не учитывать. Начальная температура воздуха 15 °С.

11.20. Определить сжижаемую долю воздуха и расход энергии на 1 кг жидкого воздуха в установке, работающей с циркуляцией воздуха под давлением. Давление сжатия рабс = 200 кгс/см2; промежуточное давление рабс = 50 кгс/см2; низкое давление 1 кгс/см2; М = 0,2; начальная температура воздуха 25 °С. Потери холода не учитывать.

11.21. Определить потребляемую мощность и количество жидкого воздуха, получаемого в цикле среднего давления с отдачей внешней работы, при переработке 300 м3/ч воздуха (при 09С и 760 мм рт. ст.). Воздух сжимается до 40 кгс/см2; температура воздуха перед детандером -80°С; температура воздуха после компрессора (перед входом в теплообменник) 30 °С; доля воздуха, направляемого в детандер 0,8. Определить также расход энергии на 1 кг жидкого воздуха. Общие потери холода принять в размере 11,5кДж на 1 кг перерабатываемого воздуха.

11.22. Определить расход энергии на 1 кг жидкого воздуха в цикле высокого давления с отдачей внешней работы при сжатии воздуха до 200 кгс/см2 и давлении после детандера 8 кгс/см2; М = 0,5. Общие потери холода 14,7 кДж на 1 кг перерабатываемого воздуха. Начальная температура воздуха 30 0С.

11.23. При испытании турбодетандера установлено, что воздух в нем расширяется от 4 до 1,2 кгс/см2, причем от турбодетандера отводилась мощность в 4 кВт и через него проходило 650 кг/ч. Определить термодинамический к. п. д. турбодетандера. Сжатый воздух поступал в турбодетандер при 114 К.

11.24. Определить расход энергии на 1 кг жидкого воздуха в цикле низкого давления с турбодетандером, если известно, что компрессором сжимается 6000 м3/ч воздуха (при нормальных условиях) до рабс = 7 кгс/см2. Турбодетандер отдает мощность 55 кВт. Потери от недорекуперации и в окружающую среду составляют 6,3 кДж на 1 м3 сжимаемого воздуха (при нормальных условиях). Для компрессора изотермический к. п. д. принять равным 0,7. Воздух поступает в установку при 35 0С. В турбодетандер направляется 80% перерабатываемого воздуха. Коэффициент испарения а = 1,25.

Заключение

11.25. Сколько кубических метров воздуха необходимо переработать для получения 200 м3 кислорода 99% чистоты, если отбросный азот содержит 10% кислорода?

11.26. По практическим данным, потери холода составляют 335 кДж с 1 м2 наружной поверхности кожуха теплоизолирующего цилиндрического бака, заполненного жидким метаном. Внутренние размеры бака: D = Н = 1,1 м. Бак окружен со всех сторон изоляцией толщиной 300 мм. Определить время испарения всей жидкости, если вначале бак был залит полностью. Плотность жидкого метана 415 кг/м3.

11.27. Определить затрату энергии при получении 1 кг жидкого метана по простому регенеративному циклу. Метан сжимается до давления 150кгс/см2. Температура метана после компрессора 300 К. Диаграмму Т-S для метана см. [11.8].

11.28. Определить расход энергии при получении 1 кг жидкого метана в цикле с предварительным аммиачным охлаждением до -45 0С при давлении сжатия метана 150 кгс/см2. Удельная холодопроизводительность аммиачной холодильной установки 4820 кДж/(кВт-ч).

11.29. В установке для получения газообразного кислорода, работающей по циклу среднего давления с отдачей внешней работы, давление поступающего воздуха 20 кгс/см2. Недорекуперация составляет 8°С, потери холода в окружающую среду 8,38 кДж на 1 м3 перерабатываемого воздуха. В детандере воздух расширяется от 20 кгс/см2 (при 140 К) до 6 кгс/см2, к. п. д. детандера 0,65. Определить долю воздуха, направляемого в детандер, пренебрегая эффектом дросселирования воздуха от 6 до 1 кгс/см2.

Список литературы

Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии /Учебное пособие/, К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков, 9-ое изд. перераб. и дополнен. Л. Химия,1987-575с.

Примечания

Все задачи решены