Здравствуйте! Охлаждение рабочего тела до температуры ниже температуры окружающей среды осуществляется с помощью холодильных установок, работающих в отличие от теплосиловых, по обратному циклу. В таких циклах работа сжатия превышает работу расширения. Как было установлено при анализе цикла Карно для перехода теплоты от тела с меньшей температурой к телу, температура которого выше, холодильная машина должна получать механическую энергию от внешнего источника. При исследовании холодильных установок в качестве теоретического цикла идеальной холодильной машины рассматривают обратный цикл Карно, который совершается против часовой стрелки.
В процессе изотермического сжатия 3—2 (рис. 1) от рабочего тела в окружающую среду отводится количество теплоты q1, после чего осуществляется адиабатное расширение 2—1, которое сопровождается понижением температуры рабочего тела до величины Т2.
В изотермическом процессе 1—4 от охлаждаемого объема отводится количество теплоты q2, а затем происходит адиабатное сжатие 4—3, и весь цикл повторяется снова.
Величина работы, которая необходима для осуществления цикла, эквивалентна заштрихованной площади цикла 1—2—3—4—1.
Для оценки эффективности холодильной установки вводится холодильный коэффициент, равный отношению количества отведенной теплоты q2 к затраченной работе l:
(1)
Для цикла Карно q2=T2∆s и l=(T1 — T2)∆s (рис. 1). После подстановки этих величин в выражение (1) получим
Анализ этого выражения показывает, что величина холодильного коэффициента ε зависит от разности температур T1—Т2 между окружающей средой и холодильной камерой.При уменьшении этой разности коэффициент ε увеличивается, а величина затраченной работы l уменьшается. Наибольшее распространение получили компрессионные холодильные установки, в которых в качестве рабочего тела используются жидкости, кипящие при небольших отрицательных температурах (аммиак, углекислота и др.).
Для этих целей применяются фреоны (хлорофтор-производные углеводороды), температура кипения которых в зависимости от химического состава изменяется в больших пределах. В таких установках вместо адиабатного расширения применяют процесс дросселирования рабочего тела, сопровождающийся уменьшением его температуры, что позволяет упростить конструкцию установки.
Схема компрессионной паровой холодильной установки приведена на рис.2.
В компрессоре 3 осуществляется сжатие влажного насыщенного пара, в результате чего температура повышается и пар переходит в перегретое состояние. Затем пар поступает в охладитель (конденсатор) 2, где происходит конденсация пара за счет подачи охлаждающей воды. При дросселировании в дросселе происходит частичное испарение жидкости и уменьшение ее температуры. Затем жидкость поступает в холодильную камеру 4 и, испаряясь, отнимает теплоту. Исп. литература: 1) Теплоэнергетика и теплотехника, Общие вопросы, Справочник под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина, Москва, «Энергия», 1980. 2)Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,"Вышейшая школа", 1976.
Добавить комментарий