ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Глава пятнадцатая Циклы холодильных машин 15- 1. Холодильный цикл из "Техническая термодинамика " Процесс преобразования энергии в ядерной энергетической установке (рис. 14-53) состоит в следующем в ядерном реакторе 1 в результате деления ядер расщепляющихся элементов атомного горючего) выделяется количество тепла Q при некоторой температуре р. Из реактора это тепло отводится потоком теплоносителя в парогенератор 2 и передается там рабочему телу термоди1яамического цикла. Этот цикл аналогичен циклу обычной паросиловой установки (то обстоятельство, что образование пара происходит в парогенераторе, а не в паровом котле с огневым нагревом, не является существенным). В некоторых случаях рабочим телом может служить также сам первичный теплоноситель. [c.465] Тепловые потери как в реакторе, так и в связанном с ним оборудовании, как правило, незначительны. [c.466] Количество тепла, отводимого из реактора, тем больше, чем больше разность температур тепловыделяющих элементов реактора и теплоносителя. Температура первичного теплоносителя всегда больше температуры рабочего тела и составляет в среднем + где е —положительная величина, представляющая собой среднее значение разности тем ператур между первичным теплоносителем и рабочим телом в процессе подвода тепла к последнему. [c.466] Температура реактора tp определяется предельно допустимой температурой ядерного горючего и представляет собой среднее значение температуры в центре тепловыделяющих элементов реактора. Средняя разность температур теплоносителя и рабочего тела е зависит главным образом от выбора рабочего тела термодинамического цикла. [c.466] Оптимальный режим работы ядерной энергетической установки зависит от конкретных условий ее использования, а также от экономических факторов. В отличие от тепловых электростанций топливная составляющая стоимости вырабатываемой электроэнергии на атомных электростанциях значительно меньше остальных составляющих (в частности, существенно меньше капитальных затрат на единицу установленной мощности). Поэтому атомная электростанция будет наиболее экономичной в том случае, если ее мощность будет максимальной, поскольку при этом капитальные затраты на единицу установленной мощности будут наименьшими, а стоимость вырабатываемой электроэнергии минимальной. Для других ядерных энергетических установок требование максимальной мощности имеет еще большее значение. Таким образом, мэжно считать, что оптимальные условия работы ядерной энергетической установки характеризуются наибольшим значением отношения полезной работы, производимой ядерной энергетической установкой, к капитальным затратам, т. е. максимальной мощностью установки. [c.466] Понятно, что значение эффективного к. п. д. теплосиловой части установки при оптимальной температуре Т не максимально и в отличие от полезной работы или мощности установки L не проходит через максимум при увеличении средней температуры рабочего тела, а монотонно возрастает с последней. Поэтому наибольшее значение r[t достигается при наивысшей возможной температуре рабочего тела в термодинамическом цикле, т. е. при температуре, приближающейся к температуре реактора. Однако в этом случае полезная мощность установки была бы равна нулю. [c.467] Из формул (14-42) и (14-43) следует, что с увеличением температуры в реакторе (т. е. при повышении предельно допустимой температуры тепловыделяющихся элементов) оптимальная температура рабочего тела t и эффективный к. п. д. установки возрастают. При этом средняя температура рабочего тела повышается медленно, а эффективность к. п. д.— сравнительно быстро. [c.468] Эффективный к. п. д. ядерной паросиловой установки может быть повышен путем регенерации тепла. Однако роль регенерации тепла в ядерной энергетической установке из-за низких значений температуры /р теплоотдатчика более скромная, чем в обычной паросиловой установке. [c.468] Для понижения температуры тел ниже температуры окружающей среды и непрерывного поддержания заданной низкой температуры применяются холодильные машины. Тепло, отводимое от охлаждаемого тела, воспринимается рабочим телом, называемым обычно холодильным агентом, и передается последним окружающей среде. [c.468] Искусственный холод имеет огромное значение для пищевой промышленности, где охлаждение является средством сохранения пищевой ценности важ-j нейших продуктов. [c.468] Перенос тепла от охлаждаемого тела к более нагретому телу согласно второму началу термодинамики должен сопровождаться некоторым компенсирующим процессом, которым чаще всего является превращение работы в тепло, а в ряде случаев — переход тепла от дополнительно введенного в цикл более нагретого тела к менее нагретым. [c.468] В большинстве случаев производство искусственного холода основано на совершении рабочим телом или холодильным агентом обратного кругового процесса (цикла), наиболее совершенным типом которого является обратимый обратный цикл Карно (рис. 15-1). [c.468] В этом цикле при изотермическом расширении 4 1 рабочее тело получает от охлаждаемого тела (теплоотдатчика), имеющего низшую температуру t, тепло qx.K, измеряемое площадью 1 а Ь 4 1. Далее рабочее тело подвергается адиабатическому сжатию / 2, в результате чего температура тела возрастает от t до t — температуры теплоприемника, которым является окружающая среда. [c.468] В результате обратного цикла тепло отводится от охлаждаемого тела и передается окружающей среде, имеющей более высокую температуру ( 0- Для этого переноса тепла необходимо затратить внешнюю работу 1 к, равную разности работ сжатия и расширения рабочего тела и измеряемую площадью цикла 1 2 3 4 1. Затраченная работа / к превращается в тепло и передается вместе с отведенным теплом qx.v. теплоприемнику, имеющему более высокую температуру, т. е. [c.469] Количество тепла 7х.к, отводимого в холодильной установке от охлаждаемого тела в единицу времени (чаще всего в час), называется холод о производительностью холодильной установки. [c.469] Удельной холодопроизводительностью холодильного агента называется тепло, отводимое от охлаждаемого тела 1 кг агента. Обычно в расчетах применяется объемная или массовая холодопроизводительность агента. [c.469] Для характеристики теоретического цикла, при помощи которого осуществляется перенос тепла от менее нагретого тела к более нагретому, вводят так называемый холодильный коэффициент цикла ef. [c.469] Холодильный коэффициент zt численно равняется отношению теоретического количества тепла х.к, отводимого в цикле от охлаждаемого тела, к теоретически необходимой работе 1 к. [c.469] С понижением температуры теплоприемника холодильный коэффициент увеличивается, а с понижением температуры охлаждаемого тела уменьшается. [c.470] До сих пор мы рассматривали рабочие циклы холодильных установок как обратимые или во всяком случае лишь как внешне необратимые циклы. Соответственно этому определяемый уравнением (15-3) холодильный коэффициент et относится к идеализированному теоретическому циклу холодильной установки и представляет собой теоретический холодильный коэффициент. Он не учитывает необратимости процессов действительного рабочего цикла и поэтому не может в полной мере служить критерием термодинамического совершенства реальной холодильной установки. [c.470] Вернуться к основной статье