☎ 8 800 302-58-17Рассчитать

Тепловая нагрузка испарителя по энтальпиям

Расчёт определяет холодопроизводительность испарителя по массовому расходу хладагента и приросту его энтальпии. Это тепловая нагрузка, которую испаритель снимает с охлаждаемой среды.

РЕЗУЛЬТАТ
—
Введите исходные данные
МЕТОДИКА
Q₀ = ṁ · (hвых − hвх)
Введите исходные данные
  • Холодопроизводительность испарителя рассчитана по разности энтальпий хладагента согласно ASHRAE Handbook—Refrigeration и справочным таблицам свойств.
  • Энтальпии на входе и выходе вводятся для одного и того же хладагента и соответствующих давлений; свойства среды не аппроксимируются.
  • Перегрев, падение давления, теплопритоки и неравномерность кипения должны быть отражены в выбранных состояниях или проверены отдельно.

Применение

Результат передают в подбор испарителя, компрессора, дросселирующего устройства и теплообменной поверхности.

Без холодопроизводительности нельзя сопоставить холодильный цикл с требуемой нагрузкой объекта.

  • холодильные машины и чиллеры
  • испарители торгового и технологического холода
  • проверка расхода хладагента и мощности компрессора
Эта цифра показывает, сколько тепла холодильная установка может забрать за секунду: от неё зависит, насколько быстро охлаждаются продукты, вода или воздух.

Методика и ограничения

Испаритель получает жидкий или двухфазный хладагент после расширительного устройства и отводит тепло от охлаждаемой среды. В простом стационарном балансе холодопроизводительность равна произведению массового расхода на увеличение удельной энтальпии хладагента: Q₀ = ṁ(hвых − hвх). Если массовый расход задан в кг/с, а энтальпии в кДж/кг, результат сразу получается в кВт, потому что кДж/с равен кВт. Удельная холодопроизводительность q₀ — это разность энтальпий в кДж/кг. Главное условие корректности — обе энтальпии должны относиться к одному и тому же хладагенту, системе отсчёта, давлению и выбранным состояниям цикла. Состояние на входе часто определяют после дросселирования по изоэнтальпийному приближению, но фактические потери и наличие жидкостного переохлаждения уточняют отдельно.

На выходе учитывают кипение и перегрев до точки всасывания. Нельзя брать значения из таблиц при разных давлениях или смешивать насыщенную жидкость с перегретым паром без проверки. Расчёт по энтальпиям описывает теплоту, полученную хладагентом. Полная нагрузка испарителя может включать теплопритоки через корпус, вентиляторы, оттайку, насосы, продукт и влагу. Если подбор ведётся по нагрузке камеры, эти составляющие сначала определяют отдельно и сравнивают с Q₀. Падение давления в испарителе меняет температуру кипения и распределение перегрева; оно должно быть согласовано с гидравликой и настройкой расширительного устройства.

На фактический расход влияют производительность компрессора, плотность пара, степень открытия клапана и режим конденсации. Расчёт не проверяет устойчивость кипения, возврат жидкости в компрессор, маслоотделение, перегрев и безопасность хладагента. Поэтому полученная мощность — тепловой баланс выбранной пары состояний, который затем проверяют по диаграмме цикла, паспортам оборудования и требованиям холодильной системы. Для цикла с жидкостным переохлаждением и перегревом состояния на схеме сначала нумеруют, а затем заносят в таблицу с давлением, температурой и энтальпией. Такой порядок уменьшает риск перепутать вход испарителя с выходом компрессора.

При наличии нескольких контуров их считают раздельно и суммируют только после проверки одинаковой базы мощности. Производительность и мощность двигателя сравнивают при одной и той же температуре кипения. Перед применением результата фиксируют расчётный режим, единицы, источник исходных данных и границы применимости модели. Это упрощает повторную проверку после изменения оборудования, температуры, расхода или схемы. Если исходные параметры получены измерением, указывают дату, прибор и фактический диапазон режима.

Пример

Задача: Расход 0,1 кг/с, hвх = 250 кДж/кг, hвых = 400 кДж/кг

q₀ = 400−250 = 150 кДж/кг.
Q₀ = 0,1·150 = 15 кВт.
Затем проверяют, что обе энтальпии относятся к одному хладагенту и фактическим давлениям цикла.

Задача: Как изменится мощность при удвоении расхода

При той же разности энтальпий холодопроизводительность удвоится, потому что Q₀ линейно зависит от ṁ.
В реальном цикле расход может измениться вместе с давлением, перегревом и характеристикой компрессора, поэтому это только балансная оусловияка.

Нормативные ориентиры

  • ГОСТ 12.2.233-2012 — оборудование холодильное; общие требования безопасности при проектировании и эксплуатации.
  • ГОСТ 28567-90 — компрессоры; термины и определения холодильной и компрессорной техники.

Вопросы и ответы

Где взять энтальпии хладагента?

Их берут из таблиц свойств или программ расчёта для конкретного хладагента, давления и температуры. Важно использовать одну систему свойств и одну систему единиц. Энтальпию «на глаз» по температуре без давления подставлять нельзя.

Почему энтальпия на выходе должна быть выше?

В испарителе хладагент получает тепло, поэтому в обычном холодильном цикле его энтальпия возрастает.

Если значение ниже, проверяют перепутанные точки, направление потока, единицы и состояние хладагента; это может быть уже не расчёт холодопроизводительности испарителя.

Входит ли теплоприток через стенки камеры?

Нет. Формула показывает тепло, полученное хладагентом внутри испарителя. Теплопритоки камеры, продукт, открывание дверей, вентиляторы и оттайка входят в нагрузку объекта и должны быть добавлены при подборе оборудования.

Можно ли по результату выбрать компрессор?

Только предварительно. Компрессор проверяют по холодопроизводительности при конкретных температурах кипения и конденсации, перегреве, переохлаждении, расходе, мощности и допустимом диапазоне работы. Одной цифры Q₀ недостаточно.