ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU

ZAŁĄCZNIK NR 1 NAZWA I ADRES WYKONAWCY ZADANIE
0DPOWIEDZI NA ZAPYTANIA WYKONAWCÓW ZADANIE PN BUDOWA PRZYDOMOWYCH OCZYSZCZALNI
2002 GRUPA A ZADANIE 1 ZNALEŹĆ MACIERZ X TAKĄ

21 ZADANIE W ELEMENCIE R W CZASIE T1
3 WZÓR UMOWY NA ŚWIADCZENIA MEDYCZNE ZADANIE NR 3
4 SPECYFIKACJA PRZEDMIOTU DOFINANSOWANIA MODUŁ IOBSZAR CZADANIE NR

Zadanie 1:

Zadanie 1: Kompresné amoniakové chladiace zariadenie kompenzuje straty chladu vyvolané prechodom tepla cez steny, podlahu a povalu piatich mraziacich boxov, z ktorých každý má výšku 5m, šírku 6m a dĺžku 8m. Úhrnný koeficient prechodu tepla je U = 0,4 Wm-2K-1. Teplota v mraziacich boxoch je tin = – 25oC, vonkajšia teplota je tout = 5 oC. Kondenzátor je chladený okolitým vzduchom, kondenzačná teplota je tk =15 oC. Kompresor je jednočinný, jednovalcový, má frekvenciu otáčok f = 250 min-1, dopravná účinnosť ηD = 65 %, indikovaná ηi = 80 %, mechanická ηm = 90 %, pomer dĺžky zdvihu ku priemeru valca je φ =0,85. Pomerná veľkosť škodlivého priestoru je δ = 6 %. Kompresia prebieha adiabaticky. Vypočítajte: 1. Užitočný chladiaci výkon Q ; 2. Celkový chladiaci výkon Qc ak straty chladu sú QSCH,KCHZ = 5 % užitočného chladiaceho výkonu; 3. Hmotnostný tok chladiva G, príkon a rozmery kompresora, tepelný tok Qk; 4. Je ekonomicky opodstatnené prevádzkovať toto zariadenie ako dvojstupňové so zmiešavacím výmenníkom tepla s rovnakým tlakovým pomerom v oboch stupňoch, aby sa pri kondenzačnej teplote amoniaku 35 oC zabezpečil ohrev vody pre podlahové kúrenie? Alternatíva je vykurovanie klasickým teplovodným kotlom na zemný plyn, pričom účinnosť kotla je 91 %, výhrevnosť ZP 34,2 MJ/Nm3, cena ZP 16,5 Sk/Nm3, cena el.e. 4,7 Sk/kWh. Kotol má dodávať rovnaký tepelný výkon ako kondenzátor tepelného čerpadla. Na posúdenie ekonomickej výhodnosti vyčíslite prípadnú hodinovú úsporu oproti vykurovaniu ZP.

ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU

Postup: Vypočítame užitočný a celkový chladiaci výkon. Určíme odparovaciu teplotu amoniaku. Odčítame z amoniakových tabuliek a z T-s diagramu amoniaku príslušné špecifické entalpie. Entalpickými bilanciami dopočítame požadované veličiny. Vypočítame rozmery valca kompresora. Napokon budeme riešiť dvojstupňové chladiace zariadenie so zmiešavacím výmenníkom tepla s osobitnou schémou.


Riešenie: Straty chladu cez jednotlivé steny boxov vypočítame nasledovne: ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU , kde N je počet boxov, A je plocha stien, U je úhrnný koeficient prechodu tepla a posledný člen je hnacia sila. Obdobne vypočítame aj straty chladu cez podlahy a stropy boxov. Dostávame: QSCH,steny = 5.140m2.0,4Wm-2K-1.30K= 8400W; QSCH,strop = 5.48m2.0,4Wm-2K-1.30K = 2880 W; QSCH,podlaha = QSCH,strop = 2880 W. Súčet strát chladu je potom QSCH,celkové = ∑QSCH,i = 8400 + 2.2880 W = 14,16 kW = Q. Teda užitočný chladiaci výkon je 14,16 kW. Celkový chladiaci výkon vypočítame ako ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU .

Odparovaciu teplotu amoniaku určíme z podmienky ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU , teda zvolíme -30 oC. Tejto odparovacej teplote z amoniakových tabuliek zodpovedá tlak po = p1 = p4 = 119,4 kPa a merný objem pár vo = 0,963 m3/kg. Kondenzačnej teplote 15 oC zodpovedá kondenzačný tlak pk = p2 = p3 = 730,1 kPa. Z amoniakových tabuliek ďalej odčítame: h1 = h//to = 1641 kJ/kg; h3 = h/tk = h4 = 489 kJ/kg. Špecifickú entalpiu h2 nájdeme v T-s diagrame amoniaku ako priesečník izobary 730 kPa (izobary sú v T-s diagrame strmo stúpajúce krivky začínajúce v krivke nasýtených pár) a kolmice vedenej zo stavu 1 (nasýtená para pri -30 oC). Získame h2 = 1895 kJ/kg.

Z entalpickej bilancie výparníka dostávame ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Tomu zodpovedá prietok nasávaných pár kompresorom ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Príkon na kompresor vypočítame ako ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU

Napokon vypočítame tepelný tok odovzdaný kondenzujúcim amoniakom: ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Rozmery valca kompresora zistíme nasledovne: ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU , ďalej ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU a napokon ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU .

Dvojstupňové KCHZ so zmiešavacím výmenníkom tepla má nasledovnú schému: ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU Takéto zapojenie sa používa vtedy, ak by tlakový pomer pk/po bol príliš veľký (cca. nad 7) a teda jednostupňovou kompresiou nezvládnuteľný. Vtedy sa tlakový pomer pk/po rozdelí na dva rovnaké tlakové pomery pzm/po a pk/pzm, pričom kompresia sa realizuje v dvoch stupňoch. Ústredným prvkom je tu zmiešavací výmenník tepla, čo je vlastne nádoba zaplavená vriacim kvapalným chladivom pri tlaku pzm. Nad hladinu sa privádza parokvapalná zmes chladiva (6) po zaškrtení z tlaku pk na pzm. Nasýtené pary nad hladinou (3) o tlaku pzm sú odvádzané do kompresora 2, ktorý ich stlačí na tlak pk. Pod hladinu je privádzaná prehriata para (2) chladiva z kompresora 1 o tlaku pzm. Zo zmiešavacieho výmenníka je odvádzaný vriaci kondenzát (7) o tlaku pzm, ktorý je ďalej škrtený na tlak po na škrtiacom ventile.

V tomto prípade (skúmame možnosť zapojenia KCHZ ako tepelného čerpadla) by kondenzujúci amoniak ohrieval v kondenzátore vodu, následne použiteľnú pre podlahové kúrenie. Odparovacia teplota zostáva to = -30 oC a zostáva teda aj odparovací tlak po = 119,4 kPa. Pre potrebnú kondenzačnú teplotu tk = 40 oC nájdeme v amoniakových tabuľkách kondenzačný tlak pk = 1557 kPa. Tlakový pomer pk/po = 1557/119,4 nie je realizovateľný jednostupňovou kompresiou. Preto určíme tlakový pomer ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU a z neho vypočítame tlak v zmiešavacom výmenníku tepla pzm = 3,61.po = 3,61.119,4kPa = 431 kPa. V amoniakových tabuľkách nájdeme najbližší tlak nasýtených pár – v tomto prípade 430,1 kPa, čomu zodpovedá teplota tzm = 0 oC.

Po určení parametrov v zmiešavacom výmenníku môžeme z amoniakových tabuliek určiť špecifické entalpie jednotlivých prúdov: h1 = h//to = 1641 kJ/kg; h3 = h//tzm = 1681 kJ/kg; h5 = h6 = h/tk = 609 kJ/kg; h7 = h8 = h/tzm = 419 kJ/kg. Entalpie h2 a h4 určíme z T-s diagramu amoniaku nasledovne: h2 odčítame v priesečníku izobary 430 kPa a kolmice vedenej zo stavu 1 (nasýtená para pri -30 oC); dostávame h2 = 1810 kJ/kg. Obdobne h4 odčítame v priesečníku izobary 1557 kPa a kolmice vedenej zo stavu 3 (nasýtená para pri 0 oC) ;dostávame h4 = 1855 kJ/kg.

Teraz môžeme prikročiť k entalpickej bilancii výparníka, kde dostávame ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU , t.j. v prvom chladiacom okruhu cirkuluje 0,122 kg/s amoniaku. Príkon na kompresor 1 bude nasledovný: ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Entalpickou bilanciou zmiešavacieho VT zistíme hmotnostný tok amoniaku cirkulujúceho v druhom chladiacom okruhu:ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . V druhom chladiacom okruhu cirkuluje teda väčší hmotnostný tok chladiva než v prvom. Príkon na kompresor 2 bude nasledovný: ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Kondenzujúci amoniak v kondenzátore odovzdá tepelný tok ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU .

Spoločný príkon na kompresory je 2,86+3,82 kW = 6,68 kW.

Cena takto vyrobeného tepla pre podlahové kúrenie je ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU .Na výrobu 1 kWh tepla (t.j. 3,6 MJ tepla) v klasickom teplovodnom kotle je potrebné spáliť objem zemného plynu ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Cena takto vyrobeného tepla je potom ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Hodinová úspora využitím tepelného čerpadla je nasledovná: U = (1,91-1,36)Sk/kWh.23,05kW = 12,6 Sk/h.


Vidíme teda, že takto realizované tepelné čerpadlo je schopné za daných podmienok nielen zabezpečiť potrebný chladiaci výkon, ale aj vyrobiť lacnejšie teplo pre podlahové kúrenie než teplovodný kotol. Problémom investície do tepelného čerpadla je však vysoká investičná náročnosť, sezónne využitie tohto tepla a fluktuácie cien ZP a e.e., z čoho plynie pomerne dlhá doba návratnosti s pomerne veľkou neistotou.

Výsledok: Užitočný chladiaci výkon je 14,2 kW, celkový 14,9 kW. Hmotnostný tok chladiva pri jednostupňovej kompresii je 0,0129 kg/s, príkon na kompresor je 4,55 kW. Valec kompresora je dlhý 172 mm, zdvih valca je 162 mm a valec je široký 190 mm. Uplatnenie ako tepelné čerpadlo – viď vyššie.

Zadanie 2: Jedným zo spôsobov, ako zvýšiť výkon a sčasti aj účinnosť spaľovacej turbíny, je chladenie vzduchu pred kompresiou. Pre spaľovaciu turbínu s elektrickým výkonom 32 MW treba nadimenzovať kompresné amoniakové chladenie vzduchu na 10 oC pre extrémne letné podmienky: tvzduch = 35 oC, p = 101,325 kPa, φ = 60%, prietok nasávaného vzduchu je 90 kg/s. Pre kondenzáciu pár amoniaku je k dispozícii vzduchom chladený kondenzátor, kde amoniak kondenzuje pri 45 oC. Vypočítajte: 1. Tepelný tok odobraný chladenému vzduchu; 2. Hmotnostný tok skondenzovanej vody; 3. Príkon na amoniakový kompresor ak kompresia prebieha adiabaticky a jeho celková účinnosť je 75 %; 4. Tepelný tok odovzdaný v kondenzátore; 5. Príkon na ventilátor na pohon chladiaceho vzduchu ak na každý 1 MW tepelného toku odovzdaného v kondenzátore pripadá 10 kW príkonu na ventilátor; 6. Spoločný príkon na kompresor a ventilátor a podiel spoločného príkonu k elektrickému výkonu spaľovacej turbíny; 7. Úsporu príkonu na kompresor spaľovacej turbíny, ak v ňom prebieha kompresia vzduchu adiabaticky na tlak 2 MPa, κ = 1,4 a celková účinnosť je 77%. 8. Ako alternatívu pre tie isté podmienky vypočítajte spotrebu 0,3MPa/170 oC pary do absorpčného chladiaceho zariadenia, ktorá tam skondenzuje, ak jeho COP je 0,55.

ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU


Postup: Najprv vypočítame príkon na kompresor spaľovacej turbíny ak nie je zaradené chladenie vzduchu, t.j. prúd 1 priamo vstupuje doňho. Potom riešime MB a EB výparníka. Po vypočítaní m2 vypočítame nový príkon na kompresor spaľovacej turbíny a vypočítame úsporu príkonu naň. Následne riešime bilancie KCHZ. Po ich vyriešení riešime absorpčné chladiace zariadenie.


Riešenie: Z parných tabuliek zistíme tlak nasýtených pár vody pri 35 oC: po35oC = 5,622 kPa. Molový zlomok vodných pár v nasávanom vzduchu je ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Molová hmotnosť vlhkého vzduchu je ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Následne vieme vypočítať príkon na kompresor spaľovacej turbíny: ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU Ďalej riešime MB chladenia vzduchu v chladiči: Vypočítame vlhkosť vzduchu na vstupe do chladiča a na výstupe z chladiča.ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Keďže tlak vzduchu je rovný 101,325 kPa, môžeme využiť aj diagram vlhkého vzduchu (Chemickoinžinierske tabuľky, Príloha Tabuľky a grafy,obr. 24). V danom diagrame nájdeme stav 1 ako priesečník izotermy 35 oC (mierne stúpajúce čiary začínajúce na y-ovej osi) a krivky φ = 0,6 V danom priesečníku z x-ovej osi odčítame hodnotu Y1 = 0,0213kg/kg. Stav 2 nájdeme ako priesečník izotermy 10 oC a krivky φ = 1. V danom priesečníku z x-ovej osi odčítame hodnotu Y2 = 0,0075kg/kg. Zároveň v daných priesečníkoch môžeme približne odčítať špecifické entalpie vlhkého vzduchu (izoentalpy sú strmo klesajúce NEPRERUŠOVANÉ čiary, udávané v kJ/kg suchého vzduchu): hY1 = 90 kJ/kg s.v.; hY2 = 29 kJ/kg s.v.

Vypočítame prietok nasávaného suchého vzduchu ako ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Potom z materiálovej bilancie vypočítame ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU a ďalej m2 = m1 – W = 90-1,216kg/s = 88,784kg/s. Vypočítame molovú hmotnosť ochladeného vzduchu ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU a napokon príkon na kompresor spaľovacej turbíny, ktorý nasáva ochladený vzduch: ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU

Úspora kompresného príkonu je U = 49469 – 44482 kW = cca 5000 kW. (samozrejme to automaticky neznamená, že týmto opatrením sa ušetril elektrický príkon 5 MW!)

Entalpickú bilanciu chladenia vzduchu vyjadríme v tvare ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Zvolíme referenčný stav pre plyn: id. Plyn, atmosf. Tlak, 10 oC, pre vodu kvapalina, 10 oC. potom Hw = 0. Ostatné členy vypočítame: ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU

ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Napokon teda dostávame ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU .

Alternatívne vieme túto entalpickú bilanciu vyriešiť pomocou špecifických entalpií vlhkého vzduchu odčítaných z diagramu vlhkého vzduchu (viď pol strany hore). Potom platí ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Zároveň sme tým pádom zistili užitočný chladiaci výkon kompresného amoniakového chladiaceho zariadenia. O stratách chladu sa v zadaní nič nepíše, preto užitočný chladiaci výkon zároveň budeme považovať za celkový chladiaci výkon.

Teraz môžeme prikročiť k riešeniu bilancii KCHZ. Najprv potrebujeme určiť odparovaciu teplotu a to z podmienky ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Pre zvolenú odparovaciu teplotu 5oC a pre zadanú kondenzačnú teplotu 45 oC odčítame z amoniakových parných tabuliek: h3 = h//5oC = 1686 kJ/kg, h5 = h6 = h/45oC = 634 kJ/kg. Špecifickú entalpiu h4 odčítame z h-s diagramu amoniaku ako priesečník izobary po45oC a kolmice vedenej zo stavu 3: h4 = 1855 kJ/kg.

Potom prietok cirkulujúceho chladiva v systéme jeZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU a príkon na amoniakový kompresor je ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Vypočítame aj tepelný tok odovzdaný kondenzujúcim amoniakom v kondenzátore: ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU . Tomuto tepelnému toku zodpovedá podľa zadania príkon na ventilátor chladiaceho vzduchu 62kW. Spoločný príkon na amoniakový kompresor a na ventilátor chladiaceho vzduchu je 1172+62 kW = 1234 kW. To tvorí ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU z elektrického výkonu spaľovacej turbíny.


Alternatívne použitie absorpčného chladiaceho zariadenia predpokladá dostatok pary (v tomto prípade 0,3MPa/170oC), ktorá je „odpadná“, t.j. inak by sa jej tepelný obsah maril napr. vypúšťaním do vzduchu a pod. Absorpčné chladiace zariadenie vyrába chlad pomocou spotreby tepla (detailnejší opis nájdete v Energetike). Jeho účinnosť je definovaná chladiacim koeficientom COP, čo je podiel získaného chladiaceho výkonu ku tepelnému príkonu do zariadenia. V našom prípade je tepelný príkon zabezpečený dodávkou 0,3MPa/170 oC pary (špecifická entalpia 2805 kJ/kg), ktorá v zariadení skondenzuje a odchádza vriaci kondenzát pri tlaku 0,3 MPa (špecifická entalpia 561,4 kJ/kg). Z definície COP a z jeho hodnoty dostávame: ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU Pre kompresné chladiace zariadenia tiež vyhodnocujeme COP, v tomto prípade je to však podiel získaného chladiaceho výkonu a dodaného elektrického príkonu na kompresor (a na pomocné zariadenia). V našom prípade by COP KCHZ bolo ZADANIE 1 KOMPRESNÉ AMONIAKOVÉ CHLADIACE ZARIADENIE KOMPENZUJE STRATY CHLADU .

Výsledok: Chladenému vlhkému vzduchu sa odoberá tepelný tok 5375 kW, pričom o.i. skondenzuje 1,216 kg/s = 4378 kg/h vody. Príkon na amoniakový kompresor bude 1172 kW a na ventilátor chladiaceho vzduchu 62 kW. Spoločne to je 1234 kW, čo tvorí 4,1% elektrického výkonu spaľovacej turbíny. V kondenzátore odovzdá kondenzujúci amoniak tepelný tok 6240 kW. Chladením vzduchu pred kompresiou sa za daných podmienok ušetrí kompresný príkon cca 5000 kW. Alternatívne použitie absorpčného chladiaceho zariadenia predpokladá dodávku odpadného tepla vo forme 4,36 kg/s pary o parametroch 0,3MPa/170 oC.



Zadanie 3: 7000 kg paradajok sa po dovezení do skladu má pred uskladnením ochladiť z 25 oC na 7oC vzduchom o teplote -15 oC. Vzduch sa chladí vo výparníku KCHZ. Straty chladu sú 15% z užitočného chladiaceho výkonu. Môže sa použiť kompresor, ktorý nasáva 0,1 kg/s nasýtených pár amoniaku, pričom v sacom hrdle je tlak 0,19 MPa a vo výtlačnom hrdle 1,24 MPa? Je to dvojčinný štvorvalcový kompresor s pomerom zdvihu piesta ku jeho priemeru 0,9. Jeho dopravná účinnosť je 81% a frekvencia zdvihov 590/min. Akú začiatočnú teplotu by maximálne mala mať chladiaca voda pre kondenzátor, ak sa prechodom cezeň ohreje o 5oC? Zvoľte pracovné teploty a určite entalpiu v charakteristických bodoch cyklu. Vypočítajte: Priemer valcov a zdvih valcov, čas za ktorý sa ochladia paradajky a napokon užitočný a celkový chladiaci výkon na ďalšie chladenie a mrazenie 7000 kg/h paradajok z teploty 7 oC na -18 oC. Teplota tuhnutia paradajok je -1 oC.



Zadanie 4: Preverte možnosti inštalácie tepelného čerpadla v nasledujúcich podmienkach: Má sa zabezpečiť vykurovanie administratívnych priestorov v zime pri vonkajšej teplote – 5 oC; teplota v administratívnych priestoroch má byť aspoň 20 oC. Potrebný tepelný výkon sa zabezpečuje podlahovým kúrením vodou, ktorá sa z teploty 35 oC ochladí na 30 oC. Voda sa ohrieva v kondenzátore kompresného zariadenia pracujúceho ako tepelné čerpadlo. Kondenzačná teplota pracovného média je 40 oC; teplota vo výparníku je – 10 oC. K dispozícii sú nasledovné pracovné látky: amoniak, R22, R123, R125, R134a. Tabuľka udáva hodnoty potrebné pre výpočet:


Pracovná látka

R22

R123

R125

R134a

Po (bar)

3,4

0,22

5

2

h´´(to) (kJ/kg)

600,5

207

177

244,2

tpár po kompresii (oC)

62

42

41

44

Cp pár (kJ/kg/K)

0,75

0,8

0,8

0,8

Pk (bar)

15

1,6

20

10

h´(tk) (kJ/kg)

451

71,5

103,5

108

h´´(tk) (kJ/kg)

615,5

237

197,2

271

Na základe výpočtu zistite, s ktorým z pracovných médií sa dá dosiahnuť najvyššie COP ak účinnosť kompresorov je 82 %. Vyčíslite aj hodinovú finančnú úsporu oproti vykurovaniu klasickým teplovodným kotlom na zemný plyn ak platí: účinnosť kotla – 90%, výhrevnosť ZP – 34,2 MJ/Nm3, cena ZP 14 Sk/Nm3, cena el.e. 4,5 Sk/kWh, potrebný tepelný výkon vykurovania – 100 kW.


Zadanie 5: Spóry penicilínu sa chladia na teplotu -35 oC vo výparníku kaskádového chladiaceho zariadenia. V prvom stupni je pracovnou látkou propán, v druhom stupni čpavok. Na chladenie kondenzátora 2. stupňa je k dispozícii voda o teplote 30 oC a prietoku 10 kg/s, ktorá sa môže ohriať o 3oC. Teplota prehriatych pár propánu za kompresorom je 50 oC a ich stredná špecifická tepelná kapacita v intervale tk-50 oC je 1,65 kJ/kg/K. Celková účinnosť oboch kompresorov je 79%, kompresia je adiabatická. Tlakový pomer na propánovom kompresore je 4,073. Straty chladu predstavujú 10% užitočného chladiaceho výkonu a sú lokalizované v propánovom chladiacom okruhu. Treba vypočítať: Príkon na kompresory, Celkový a užitočný chladiaci výkon. Ďalej aj príkon na kompresory a spotrebu chladiacej vody ak ten istý chladiaci výkon chceme zabezpečiť čpavkovým chladiacim zariadením so zmiešavacím výmenníkom tepla, pričom tlakový pomer v oboch stupňoch je rovnaký.


46 ROČNÍK FYZIKÁLNEJ OLYMPIÁDY ŠKOLSKÝ ROK 200405 ZADANIE
5 EKSTRAKCJA ZADANIE 1 W FAZIE WODNEJ O OBJĘTOŚCI
6 WSOWL POSTĘPOWANIE PRZEDSIĘBIORSTWA NA RYNKU DOSKONALE KONKURENCYJNYM ZADANIE


Tags: amoniakové chladiace, kompresné amoniakové, kompenzuje, zariadenie, straty, zadanie, amoniakové, kompresné, chladu, chladiace