Цикл холодильной установки

       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.

Термодинамический цикл Карно

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:

Формула 1
(1)

Для цикла Карно q2=T2∆s и l=(T1 — T2)∆s (рис. 1). После подстановки этих величин в выражение (1) получим

Формула 2

      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.

Схема компрессионной холодильной установки

     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

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *