ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Обратные газовые циклы. Регенерация тепла из "Циклы схемы и характеристики термотрансформаторов " То обстоятельство, что у в циклах паровых холодильных установок во много раз меньше, чем в циклах воздушных холодильных установок, и вызывает основные трудности для применения последних. [c.137] Воздух как холодильный агент был использован задолго до появления аммиачных и углекислотных установок. Но, несмотря на большие преимущества воздуха, заключающиеся в его безвредности и доступности, он не смог выдержать конкуренщ1и со стороны легко ожи-жающихся газов и уже в конце прошлого столетия почти совсем был вытеснен этими веществами. [c.138] В паровых холодильных установках внутренняя необратимость процессов в несравненно меньшей степени влияет на значение действительного холодильного коэффициента, а действительная затрата механической работы обычно не превышает теоретическую работу более чем в 3 раза. [c.138] Идеальный цикл воздушной холодильной установки без применения регенерации изображен на рис. 6-2 контуром А-В-С-О-А. Там же нанесены изотермы То и Гх, соответствующие температурам источников и приемников тепла. [c.138] Следовательно, в данном случае два фактора влияют на действительный холодильный коэффициент в противоположных направлениях. Приближение к элементарному циклу уменьшает внешнюю необратимость цикла (ввиду приближения к циклу Карно), но усиливает влияние внутренней необратимости (вследствие роста характеристики у). Это обстоятельство позволяет установить оптимальный (по значению действительного холодильного коэффициента) цикл. Для решения этой задачи перечислим, какие отклонения от теоретического цикла будут наблюдаться в действительности. [c.139] Действительный цикл воздушной холодильной установки изображен на рис. 6-3 (цикл 1-2-3-4-1). [c.139] В выражение (6-3) входит температура Гг, которая при заданных значениях Го и Гх, а также при определенных значениях 01 и ог однозначно определяет цикл. [c.140] Приравнивая нулю производную /ед/с/Гг, получаем уравнение, корень которого даст значение при котором действительный холодильный коэффициент цикля будет максимальным. [c.141] Полученное уравнение позволяет определить при заданных значениях То, Гх, 1 и аг то значение Гг, при котором цикл будет обладать наибольшим действительным холодильным коэффициентом. [c.141] Нахождение цикла с максимальным действительным холодильным коэффициентом позволяет выявить предельные возможности воздушной машины и правильно сопоставлять ее с другими типами холодильных машин. [c.141] Решая это уравнение, получаем значение Гг=204 К, при котором действительный холодильный коэффициент воздушного цикла имеет наибольшее значение. Степень повышения давления в компрессоре р/рх, отвечающая этой температуре, равна 3,8. Действительный холодильный коэффициент бд в соответствии с уравнением (6-3) для этого оптимального цикла будет равен 0,53. [c.141] Отсюда эксергетический КПД установки 1]=0,53/7,5= =0,07. Таким образом, влияние внешней п внутренней необратимости таково, что затрата работы в цикле увеличивается примерно в 14 раз. [c.141] Подобно тому, как это наблюдалось для прямых циклов, в обратных газовых циклах можно получить существенное улучшение термодинамических характеристик, применяя регенерацию тепла. [c.142] Обратный регенеративный газовый цикл позволяет значительно увеличить действительный холодильный коэффициент и снизить отношение давлений, что особенно важно при использовании турбомашин. [c.142] На рис. 6-4 показаны два обратных газовых цикла. В отличие от прямых циклов (см. рис. 5-10) температуры То и Гх не будут в данном случае крайними, а соответствуют изображенным на рис. 6-4 изотермам Го и Гх. [c.142] Если регенеративный цикл а-Ь-е-1-к-1-а приближать к элементарному циклу, то при этом характеристика у улучшается и внешняя необратимость уменьшается. Таким образом, эти два фактора влияют назначение действительного холодильного коэффициента в одном и том же нправлении. Следовательно, предельно высокое значение действительного холодильного коэффициента, если не учитывать других потерь, должно быть у элементарного цикла. [c.143] Вместе с тем, так же как и в прямых циклах, осуществить полную регенерацию в обратных циклах невозможно, поскольку конечная разность температур в регенераторе вызывает необратимый теплообмен, который существенным образом снижает действительный холодильный коэффициент регенеративного цикла. [c.143] На рис. 6-5 контуром а-Ь-с-й-е-1-а изображен обратный регенеративный цикл, в котором учтены потери от конечной разности температур в регенератрре и необратимость расширения в детандере. Теоретический регенеративный цикл без учета этих потерь 1редставлен на рис. 6-5 контуром 1-2-3-4-1. Разность температур в регенераторе обозначена через А . [c.144] Уравнение (6-7) позволяет определить оптимальную температуру Гг, т. е. такое ее значение, которое при заданных Го, Гх, оь ог и отвечает максимальному значению холодильного коэффициента регенеративного цикла. [c.144] Формула (6-8) позволяет установить наибольшие возможности обратного регенеративного цикла. Проиллюстрируем это следующим примером. Пусть в цикле Го=313 К, Гх=253 К и 01=02=0,8. Тогда, пользуясь уравнением (6-4), определим значение Гг, отвечающее оптимальному циклу без регенерации. Эта температура равна 180 К, а действительный холодильный коэффициент цикла без регенерации, отвечающий этой температуре, равен 0,36. [c.145] Вернуться к основной статье