АльтИнфоЮг

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта


Холодильный цикл

Рейтинг пользователей: / 3
ХудшийЛучший 

холодильный цикл Теплообмен между холодильным агентом, охлаждающей и охлаждаемой средам является многофакторным процессом и определяется прежде всего наличием (или отсутствием) в холодильном цикле фазовых переходов. Рассмотрим режим работы компрессорной холодильной машины, в котором холодильный цикл осуществляется с фазовыми переходами холодильного агента, а все компоненты холодильного цикла являются идеальными.

Холодильный цикл является обратным паротурбинному циклу (прямому циклу) и называется в термодинамике обратным циклом Карно. По нижней его ветви (процесс 4-1) от охлаждаемого тела к холодильному агенту отводится теплота, количество которой можно найти по зависимости

Параметр qu позволяет вычислить и удельную холодопроизводительность холодильного агента qv = qu/u (кДж/м2), являющуюся важнейшим термодинамическим параметром рабочих тел. Здесь u – удельный объем холодильного агента, м3/кг.

В точке 4 холодильный агент находится в парожидкостном состоянии и, воспринимая теплоту от охлаждаемой среды, кипит. Процесс кипения заканчивается в точке 1, где содержание паровой фазы выше, чем в точке 4. Парожидкостная смесь с высоким содержание паровой фазы поступает в компрессор. Процесс 1-2 – сжатие холодильного агента. Сжатие осуществляется по изоэнтропе (s = const) и заканчивается на правой пограничной кривой (х = 1). В точке 2 холодильный агент находится в состоянии насыщенного пара. По верхней ветви обратного цикла Карно (процесс 2-3) от холодильного агента отводится теплота к охлаждающей среде. Холодильный агент конденсируется. Процесс конденсации заканчивается на левой пограничной кривой (х = 0), где холодильный агент находится в жидком состоянии.

Расширение холодильного агента в идеальном цикле осуществляется по изоэнтропе (процесс 3-4). В этом процессе появляются пары вторичного вскипания, в конце процесса расширения холодильный агент находится в парожидкостном состоянии с малым содержанием паровой фазы.

В процессе конденсации от холодильного агента отводится теплота, количество которой определяется зависимостью

qk = Tк(S2 – S3)

Анализ формул показывает, что теплота qu в масштабе равна площади фигуры a-b-1-4, a qk - площади фигуры а-в-2-3.

Обратный обратимый цикл Карно

Температура Тк – называется температурой конденсации, а Tu – температурой испарения (кипения) холодильного агента. Теплообменник, в котором происходит конденсация, называется конденсатором, а теплообменник в котором происходит кипение холодильного агента – испарителем. Тепловая мощность испарителя меньше тепловой мощности конденсатора на величину площади фигуры 1-2-3-4. Площадь фигуры 1-2-3-4 в масштабе определяет приращение тепловой энергии холодильного агента при переходе от испарителя к конденсатору. Это приращение обеспечивается работой компрессора, совершаемой над холодильным агентом при переносе теплоты от испарителя к конденсатору.

l = qk - qu

Для определения энергетической эффективности холодильного цикла вводится параметр

ε = qu / l

который называется холодильным коэффициентом. Холодильный коэффициент показывает сколько единиц теплоты переносится от испарителя к конденсатору на единицу затраченной в цикле работы, выраженной в тепловых единицах.

При Tu Tk ε → ∞. Значение холодильного коэффициента для идеальных холодильных циклов изменяется в интервале 0 < ε < ∞.

Представленный здесь холодильный цикл Карно совершается с участием идеального холодильного агента, рабочие процессы над которым совершаются в идеальных установках (компрессоре, конденсаторе, расширителе и испарителе). Этот цикл не имеет необратимых потерь и является обратимым.

Обратный цикл Карно осуществляется в соответствии со вторым законом термодинамики. По Р. Клаузиусу это значит, что «теплота не может сама переходить от холодного тела к горячему». Приведенные выше факты наглядно это подтверждают. На перенос теплоты от тела менее нагретого к телу более нагретому, необходимо затратить работу.

Холодильный цикл, основное назначение которого – реализация процесса переноса теплоты от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой, в основном используется для охлаждения тел или сред. При высокой Тк потенциал холодильного агента может быть использован для нагрева. Отбор теплоты в испарителе может осуществляться от сред с низкой температурой, в том числе и от наружного воздуха. В этом случае холодильная машина, забирая теплоту от среды, охлаждение которой не требуется, выполняет функции нагрева других сред в кондиционере. Работая по обратному холодильному циклу и выполняя только функции нагрева тел или сред, она получила в технике название тепловой насос. Холодильная машина может работать и по комбинированному циклу, т.е. выполнять полезные функции по охлаждению газов или жидкостей в испарителе и по нагреву других газов или жидкостей в конденсаторе.

 
Пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите в систему для добавления комментариев к этой статье.

Поделись с друзьями


Облако тегов




   

Copyright © 2012 Сергей Горенко | «Копирование и иное использование материалов без разрешения запрещено»