11.1. Обчислити холодильний коефіцієнт і потужність, споживану холодильною установкою, що працює за циклом Карно, якщо її холодопродуктивність 6400 Вт при температурі випаровування -10 ° С. Температура конденсації 22 ° С.
11.2. Знайти мінімальну витрату роботи (по циклу Карно) і витрата води в конденсаторі при виробленні 100 кг / ч льоду з води, що має температуру 0 ° С. Холодоагент випаровується при -5 ° С, а конденсується при 25 ° С. Вода в конденсатор подається при 12 СС, а йде при 20 СС. Питома теплота замерзання води 335 кДж / кг.
11.3. Визначити питому холодопродуктивність холодоагенту і холодильний коефіцієнт циклу для: а) аміаку; б) діоксиду вуглецю і в) Дифтордихлорметан СF2Сl2. Температура випаровування - 15 0С, температура конденсації 300С. Цикл сухий, переохолодження рідини перед дроселюванням відсутня.
11.4. Обчислити теоретичний холодильний коефіцієнт углекислотной холодильної установки, якщо температура конденсації 20 ° С, а температура випаровування -40 ° С. Цикл сухий, переохолодження рідини перед дроселюванням відсутня.
11.5. Порівняти теоретичні холодильні коефіцієнти аміачної компресійної холодильної установки, що працює при температурі випаровування -20 ° С і температурі конденсації 30 ° С: а) для циклу Карно; б) для реального вологого циклу; в) для сухого циклу без переохолодження рідкого аміаку; г) для сухого циклу з переохолодженням до 25 СС рідкого аміаку після конденсації.
11.6. За умовами попередньої задачі порівняти теоретичні холодильні коефіцієнти для фреонової холодильної установки, користуючись діаграмою i - lg р (рис. XXVIII).
11.7 В конденсаторі аміачної холодильної установки 20 м3 / год води нагрівається на 6 К. Теоретична потужність, що витрачається компресором, 23,5 кВт. Визначити холодопродуктивність установки і холодильний коефіцієнт.
11.8. Визначити годинний об'ємний витрата аміаку, що надходить в компресор, за таких умов: холодопродуктивність установки 58200 кВт; температура конденсації 25 ° С, переохолодження немає; температура випаровування -15 ° С; цикл сухий.
11.9. 1000 кг / год етилового спирту необхідно охолоджувати від 20 до -15 ° С. Охолодження ведеться аміаком, киплячим при -25 ° С. Визначити теоретичну потужність, затрачену компресором. Температура конденсації 25 ° С. Цикл сухий, переохолодження рідини перед дроселюванням відсутня.
11.10. Аміачний компресор типу ГД (горизонтальний) має холодопродуктивність 697800 Вт при температурі випаровування -15 ° С і температурі конденсації 25 ° С. Визначити холодопродуктивність цього компресора, якщо температура випаровування буде -5 ° С, а температура конденсації 30 ° С.
11.11. Вуглекислотна холодильна установка продуктивністю 116 300 Вт працює при температурі випаровування -15 0С, абсолютному тиску в конденсаторі 75 кгс / см2 і переохолодженні до 25 ° С. Компресор має сухий хід. Визначити холодильний коефіцієнт і теоретичну споживану потужність.
11.12. Аміачна холодильна установка холодопроизводительностью 116300 Вт з компресором вертикального типу працює при температурі випаровування -15 ° С, температурі конденсації 30 ° С і переохолодженні до 25 СС. Компресор має сухий хід. Визначити: тиску в конденсаторі і випарнику, холодильний коефіцієнт, часовий обсяг засмоктує компресором парів, теоретичну і дійсну споживану потужність, температуру аміаку на виході з компресора, витрата води на конденсатор при нагріванні води в ньому на 7 ° С.
11.13. Аміачний двоциліндровий вертикальний компресор одноступінчастого стиснення має діаметр циліндрів 150 мм, хід поршня 150 мм і частоту обертання 400 об / хв. Обчислити холодопродуктивність цього компресора при нормальних умовах, а також при робочих умовах, коли випаровування проводиться при рабс = 2 кгс / см2, а конденсація при рабс = 12 кгс / см2. Перед дросселированием проводиться переохолодження рідкого аміаку на 6 ° С. Обчислити також дійсну витрачається потужність для робочих умов.
11.14. У каскадної холодильної установки, що працює з фреоновим і метанова циклами (рис. 11.16), етан конденсується при -14 ° С під абсолютним тиском 17 кгс / см2. Кількість теплоти, переданої від конденсується етану до киплячого фреону (Хладон), становить 23 260 Вт. Температура випаровування фреону на 5 ° С нижче температури конденсації етану. Конденсується фреон при 30 ° С, переохолодження рідкого фреону немає, цикл сухий. Визначити ступінь стиснення фреону в компресорі (відношення тиску конденсації до тиску випаровування) і витрата води в конденсаторі фреону при нагріванні її на 8 ° С.
11.15. Стиснутий до рабс = 10 МПа повітря охолоджується в випарнику двоступеневої аміачної холодильної установки до температури, на 5 ° С перевищує температуру випаровування аміаку. Після охолодження стиснене повітря дросселируется до тиску рабс = 0,4 МПа. Визначити температуру повітря після дроселювання, якщо аміак випаровується під тиском рабс = 0,042 МПа.
11.16. Визначити по діаграмі Т-S інтегральний джоуль-томсоновскій ефект при дроселюванні повітря до 1 кгс / см2 а) при початковій температурі повітря 15 ° С і початковому тиску 50 кгс / см2; б) при початковій температурі повітря -50 ° С і початковому тиску 50 кгс / см2;
11.17. Визначити витрату енергії на 1 кг рідкого повітря, одержуваного по простому регенеративній циклу, за таких умов: а) початкова температура повітря 15 ° С, тиск стиснення 50 кгс / см2; б) початкова температура 15 ° С, тиск стиснення 200 кгс / см2. Розширення в обох випадках проводиться до 1 кгс / см2. Втрати холоду від недорекупераціі і в навколишнє середовище не враховувати.
11.18. Визначити зріджують частку повітря і витрата енергії на 1 кг рідкого повітря в простому регенеративної циклі при початковій температурі повітря 30 ° С і тиску стиснення рабс = 200 кгс / см2. Загальні втрати холоду 10,5 кДж на 1 кг переробляється повітря.
11.19. Визначити витрату енергії на 1 кг рідкого повітря при дроселюванні повітря з 200 до 1 кгс / см2 в циклі з попередніми аміачним охолодженням до -50 ° С. Питома холодопродуктивність аміачної холодильної установки 4820 кДж на 1 кВт-год. Втрати холоду від недорекупераціі і в навколишнє середовище не враховувати. Початкова температура повітря 15 ° С.
11.20. Визначити зріджують частку повітря і витрата енергії на 1 кг рідкого повітря в установці, що працює з циркуляцією повітря під тиском. Тиск стиснення рабс = 200 кгс / см2; проміжне тиск рабс = 50 кгс / см2; низький тиск 1 кгс / см2; М = 0,2; початкова температура повітря 25 ° С. Втрати холоду не враховувати.
11.21. Визначити споживану потужність і кількість рідкого повітря, одержуваного в циклі середнього тиску з віддачею зовнішньої роботи, при переробці 300 м3 / ч повітря (при 09С і 760 мм рт. Ст.). Повітря стискається до 40 кгс / см2; температура повітря перед детандером -80 ° С; температура повітря після компресора (перед входом в теплообмінник) 30 ° С; частка повітря, що направляється в детандер 0,8. Визначити також витрата енергії на 1 кг рідкого повітря. Загальні втрати холоду прийняти в розмірі 11,5кДж на 1 кг переробляється повітря.
11.22. Визначити витрату енергії на 1 кг рідкого повітря в циклі високого тиску з віддачею зовнішньої роботи при стисненні повітря до 200 кгс / см2 і тиску після детандера 8 кгс / см2; М = 0,5. Загальні втрати холоду 14,7 кДж на 1 кг переробляється повітря. Початкова температура повітря 30 0С.
11.23. При випробуванні турбодетандера встановлено, що воз¬дух в ньому розширюється від 4 до 1,2 кгс / см2, причому від турбодетандера відводилася потужність в 4 кВт і через нього проходило 650 кг / год. Визначити термодинамічний к. П. Д. Турбодетандера. Стиснене повітря надходив в турбодетандер при 114 К.
11.24. Визначити витрату енергії на 1 кг рідкого повітря в циклі низького тиску з турбодетандером, якщо відомо, що компресором стискається 6000 м3 / ч повітря (при нормальних умовах) до рабс = 7 кгс / см2. Турбодетандер віддає потужність 55 кВт. Втрати від недорекупераціі і в навколишнє середовище складають 6,3 кДж на 1 м3 повітря, що стискається (при нормальних умовах). Для компресора ізотермічний к. П. Д. Прийняти рівним 0,7. Повітря надходить в установку при 35 0С. У турбодетандер направляється 80% переробляється повітря. Коефіцієнт випаровування а = 1,25.
11.25. Скільки кубічних метрів повітря необхідно переробити для отримання 200 м3 кисню 99% чистоти, якщо отбросний азот містить 10% кисню?
11.26. За практичними даними, втрати холоду складають 335 кДж з 1 м2 зовнішньої поверхні кожуха теплоизолирующего циліндричного бака, заповненого рідким метаном. Внутрішні розміри бака: D = Н = 1,1 м. Бак оточений з усіх боків ізоляцією товщиною 300 мм. Визначити час випаровування всієї рідини, якщо спочатку бак був залитий повністю. Щільність рідкого метану 415 кг / м3.
11.27. Визначити витрату енергії при отриманні 1 кг рідкого метану по простому регенеративній циклу. Метан стискається до тиску 150кгс / см2. Температура метану після компресора 300 К. діаграму Т-S для метану см. [11.8].
11.28. Визначити витрату енергії при отриманні 1 кг рідкого метану в циклі з попередніми аміачним охолодженням до -45 0С при тиску стиснення метану 150 кгс / см2. Питома холодопродуктивність аміачної холодильної установки 4820 кДж / (кВт-ч).
11.29. В установці для отримання газоподібного кисню, що працює по циклу середнього тиску з віддачею зовнішньої роботи, тиск повітря, що поступає 20 кгс / см2. Недорекуперація становить 8 ° С, втрати холоду в навколишнє середовище 8,38 кДж на 1 м3 переробляється повітря. У детандере повітря розширюється від 20 кгс / см2 (при 140 К) до 6 кгс / см2, к. П. Д. Детандера 0,65. Визначити частку повітря, що направляється в детандер, нехтуючи ефектом дроселювання повітря від 6 до 1 кгс / см2.