ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эффект Ранка из "Циклы схемы и характеристики термотрансформаторов " Остановимся теперо пи наиболее простом в конструктивном отношении методе совместного получения тепла и холода, основанном на эффекте вихревого температурного разделения газов и паров — эффекте Ранка. [c.179] Эффект Ранка включает процессы рс и рк, соверщаю-щпеся одновременно в трубе использование эффекта связано с изобарными процессами с-0 и к-О, а также с процессом сжатия 0-р в компрессоре. [c.180] Если считать, что сжатие в компрессоре проис.ходит адиабатно, то вместо процесса 0-р следует рассматривать процесс О-к и процесс к-р. [c.180] При адиабатном сжатии полезный эффект может быть представлен как сумма тепла, отнимаемого в процессах h-0 и k-p, а также холода, равного площади под изобарой с-0. [c.181] Если известны температуры нагретого и охлажденного воздуха (точки /г и с), а также массовая доля холодного воздуха 1, то при сопоставлении полученных в вихревой трубе количеств холода и тепла с количествами тепла и холода, которые были бы получены при обратимом протекании всех процессов, можно оценить степень совершенства вихревого эффекта. Естественно, что при сопоставлении должен быть принят во внимание температурный уровень полученного тепла и холода. [c.181] Тот факт, что в вихревой трубе холод получается методом необратимого расширения воздуха, заранее предопределяет сравнительно большие эксергетические потери. [c.181] Проведенное энергетическое сопоставление вихревой трубы с обычной воздушной холодильной установкой, имеющей детандер, показало, что вихревая труба имеет значительно меньший КПД. Однако далеко не всегда энергетическое сопоставление может быть решающим при оценке холодильных и теплопасосных систем. [c.181] Следует указать, что до сих пор достаточно развитая и вполне законченная теория, которая была бы способна предсказать все тонкости этого эффекта и дать необходимые рекомендации конструктору для улучшения эффективности устройства, еще не разработана. [c.181] Это далеко не полный перечень труднообъяснимых при помощи существующих теорий фактов. [c.182] Сопоставлять метод охлаждения при помощи эффекта Ранка с другими методами можно по-разному. Первый способ оценки, достаточно широко рассмотренный в настоящей работе, основан на определении эксергетического КПД установки и в конечном счете сводится к нахождению значения расхода превратимой энергии, нужной для получения наблюдаемого эффекта. Однако возможна и нная оценка. Дело в том, что, несмотря на важность энергетического совершенства, т] не всегда служит главным критерием, определяющим ценность того или иного метода. В ряде случаев, особенно когда речь идет о небольшой производительности холодильных агрегатов, преобладающим критерием при оценке является достижимость наиболее низких температур. В частности, сопоставляя генерацию холода методом Ранка с другими методами, целесообразно ввести понятие о температурной эффективности, которая и будет характеризовать возможность получения наиболее низких температур. [c.182] При небольшой холодопроизводительности установок температурная эффективность часто имеет значительно большее практическое значение, чем их эксергетический КПД. [c.183] Достаточно указать, что в микрокриогенных устройствах (где холодопроизводительность измеряется чаще всего долями ватта) вопросы габаритов и массы, так же как температурная эффективность, иногда преобладают над другими факторами поэтому находят применение и циклы с ничтожным эксергетическим КПД. [c.183] Как указывалось ранее, труба Ранка имеет существенно более низкую энергетическую эффективность, чем многие другие генераторы холода, но по значению температурной эффективности в некоторых случая она способна даже превзойти их. Это прежде всего относится к сравнительно небольшим интервалам давлений и малой производительности, когда адиабатный КПД детандера низок. [c.183] Для эффекта Ранка оба выходящих потока газа (охлажденный и нагретый) имеют отличные температуры как от исходной температуры, так и от температуры окружающей среды, но каждый из них характеризуется отличной от нуля эксергией. Таким образом, вычислив эксергию холодной и горячей порций газа после разделения, мы сможем оценить КПД т) процесса Ранка. Естественно, что, смешав после разделения обе порции газа, мы получили бы то же состояние, что и в конце процесса дросселирования. [c.183] Из рис. 7-12 видно, что в случае дросселирования от точки р конечное состояние определится точкой I, температура в которой при сравнительно небольших интервалах давлений мало отличается от температуры среды. Таким образом, в результате дросселирования будет получено небольшое количество холода, равное Ср(1о—Ь), в то время как после вихревого разделения появятся как тепло, равное (1— д,) ( л— о), так и холод, равный ц(1 о—г с). [c.183] Исследуем термодинамический процесс температурного разделения газа и выявим особенности обратимо-ю ароцесса этого разделения, что позволит установить рациональные схемы устройств для температурного разделения и оценить эксергетическую эффективность действительных процессов. [c.184] Буквенные индексы в формулах имеют следующие значения с — состояние порции газа, имеющей после разделения более низкую температуру /г — состояние более горячей порции р — состояние сжатого газа о — состояние газа, находящегося в равновесии с окружающей средой. [c.184] При заданных Т о, Ро, р Для однозначного определения параметров потока газа после разделения необходимо в общем случае задать еще дополнительные условия. Естественно, что характер этих дополнительных условий определяется особенностями технических задач, ре-щаемых процессом температурного разделения, а также термодинамическими особенностями самого процесса (процессы сопровождаются теплообменом со средой). [c.184] Вернуться к основной статье