ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Циклы паровых компрессионных холодильных машин из "Техническая термодинамика " Промышленное получение холода было впервые осуществлено при помощи воздушной холодильной машины. [c.471] Теоретический цикл воздушной холодильной машины представлен на р—V диаграмме рис. 15-3. [c.472] Процессы 1 2, 2 3, 3 4 и 4 1 соответствуют последовательно адиабатическому сжатию воздуха в компрессоре, охлаждению сжатого воздуха в холодильнике, адиабатическому расширению воздуха в цилиндре и нагреванию воздуха при отводе тепла от охлаждаемого тела. [c.472] Площадь а 1 2 Ь изображает удельную работу, затраченную на сжатие в компрессоре, а площадь Ь 3 4 а — удельную работу расширительного цилиндра. [c.472] Работа, затрачиваемая в воздушной холодильной машине, равна разности работ сжатия в компрессоре и расширения в детандере. [c.472] За счет этой работы совершается круговой процесс изменения состояния рабочего вещества — воздуха, в результате чего тепло переносится от тела более холодного — охлаждаемого помещения, к телу более нагретому — охлаждающей воде. [c.472] Цикл воздушной холодильной машины является внешне-необрати-мым циклом. Действительно, в холодильной установке теплообмен между источниками тепла и рабочим телом происходит при конечной разности температур. Так, например, в процессе 2 3 рабочее тело отдает тепло охлаждающей воде. Для того чтобы этот процесс был возможен, охлаждающая вода на входе в установку должна иметь температуру во всяком случае не выше 7з- Следовательно, предельная температура теплоприемника должна быть равна температуре Тз. В процессе 4 1 рабочее тело получает тепло от охлаждаемого помещения. Если температура охлаждаемого помещения постоянна, то она не может быть ниже температуры Ti, которая, таким образом, представляет собой предельную температуру теплоотдатчика. Вследствие конечной разности температур при теплообмене между рабочим телом и окружающей средой или охлаждаемым помещением происходит потеря работоспособности, в результате чего уменьшается холодопроизводительность машины. [c.473] Вполне обратимый цикл с источниками тепла температуры 7i и 7з обратный цикл Карно) имеет вид 1 2 3 3 1 (рис. 15-4). Этот цикл является при данных условиях наиболее совершенным, или идеальным, циклом, с которым и должен сравниваться теоретический цикл 12 3 4 воздушной холодильной машины. [c.473] Как следует из рис. 15-4, холодопроизводительность обратного цикла Карно, осуществляемого теми же источниками тепла, что и цикл воздушной холодильной машины, численно равная площади 1 а Ь 3 1, больше холодопропзводительности цикла воздушной холодильной машины на величину площади 1 4 3 1 затраченная работа в цикле Карно, измеряемая заштрихованной площадью 1 3 3 2 1, меньше работы цикла воздушной холодильной машины на сумму площадей 1 4 3 J и 2 2 3 2. [c.473] Если Принять, что температура охлаждающей воды /3 = 20° С, то холодильный коэффициент соответствующего цикла Карно будет равен ек = 13,65. [c.474] Столь большое различие в значениях холодильных коэффициентов указывает на малую эффективность цикла воздушной холодильной машины по сравнению с наивыгоднейшим холодильным циклом — обратным циклом Карно, обусловленную в конечном счете внешней необратимостью процессов теплообмена в воздушной холодильной машине. [c.474] Из рис. 15-4 следует, что внешнюю необратимость воздушного холодильного цикла можно понизить (и, следовательно, повысить холодильный коэффициент цикла), уменьшив при заданных температурах источников тепла температуру конца процесса адиабатического сжатия Гг, т. е. понизив степень увеличения давления в компрессоре. [c.474] Действительный цикл холодильной машины изображен на рис. 15-6 контуром 1 2 3 4 1 теоретический цикл (без потерь в компрессоре и детандере) изобраиоется контуром 1 2 3 4 1. [c.475] Допустим, что температуры Г] и Гз заданы, и примем для упрощения, что Т1дет и т]комп не зависят от отнощения давления в детандере и компрессоре тогда среди циклов с различными х, т. е. различными температурами конца адиабатического сжатия t% имеется цикл с максимальным действительным холодильным коэффициентом. [c.475] Этот результат очевиден, так как при переходе от цикла 1 2 3 4 1 к циклу 1 2 3 4 1 и т. л. значение х остается постоянным, тогда как величина z уменьшается, что согласно уравнению (15-10) должно вызвать увеличение действительного холодильного коэффициента. [c.476] Вообще для холодильных циклов справедливо то же правило, что и для прямых циклов внутренняя необратимость процессов сжатия и расширения тем меньше сказывается на величине действительного холодильного коэффициента, чем шире цикл на Т—диаграмме, т. е. чем больше в данном случае отношение работы сжатия к работе расширения. [c.476] однако, иметь в виду, что при заданных температурах источников тепла (Тз и 7i) расширение цикла связано с повышением температуры Гг, т. е. с уменьшением теоретического холодильного коэффициента. Поэтому при расширении цикла в указанных условиях на действительный коэффициент оказывают влияние два противоположно действующих фактора, что и вызывает появление максимума на кривой для е в зависимости от T jTi (рис. 15-7). [c.476] Внешняя необратимость действительного цикла воздушной холодильной машины может быть несколько уменьшена путем применения регенерации тепла, а действительный холодильный коэффициент может быть приближен к значению холодильного коэффициента обратного цикла Карно и притом тем сильнее, чем меньше внутренняя необратимость процессов в цикле. [c.476] Схема холодильной машины с турбокомпрессором и регенерацией тепла приведена на рис. 15-9. Воздух, сжатый в турбокомпрессоре 1 и охлажденный в холодильнике 2, поступает в регенератор 3, где его температура дополнительно понижается. Охлажденный воздух расширяется в детандере 4, вследствие чего охлаждается еще больше, и затем подается в охлаждаемое помещение 5. Отняв тепло от охлаждаемого помещения, воздух поступает в регенератор , имея температуру, еще достаточно низкую для того, чтобы охладить воздух, поступающий из холодильника 2. [c.476] Вернуться к основной статье