5.Холодильный цикл идеальной паркомпрессорной холодильной машины

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

q_и=T(s1-s4)

Параметр q_и позволяет вычислить и удельную холодопроизводительность холодильного агента q_v=q_и/v(кДж/м³), являющуюся важнейшим термодинамическим параметром рабочих тел. Здесь v - удельный объем холодильно­го агент, 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 содержанием 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.

6. Параметры холодильного цикла идеальной парокомпрессорной холодильной машины и их определение по т-s и lgP-I диаграмме.

1-2 – конденсация хладоогента.

2-3 – дросселирование.

3-4 – испарение.

4-1 – сжатие в компрессоре.

- теплопроизводительность конденсатора.

– теплопроизводительность испарителя.

,

,

- тепловой эквивалент работы компрессора.

.

Холодильный коэффициент – отношение холодопроизводительности к работе компрессора:

, .

В T-s диаграмма рабочие параметры определяются площадями фигур, а в P-h диаграмме длины отрезков.

Тепловой эквивалент работы

7. Недостатки холодильного цикла идеальной парокомпрессорной машины.

Недостатки:

1. В идеальном цикле Карно расширение протекает в детандере , на диаграмме по s=const (изоэнтропии). В реальности мы не можем использовать детандер при жидкой фазе рабочего агента, поэтому заменяем его на регулирующий клапан, при этом процесс идет по h=const (изоэнтальпии). При этом снижается холодопроизводительность испарителя.

2 . В обратимом цикле сжатие идет по линии 4’-1’. Этот процесс находится в области жидкий фазы, а нам необходимо создать сухой ход компрессора. Для этого мы доводим рабочий агент до состояния перегретого пара (точка 4), далее в области… пара производим сжатие по линии 4-1. Тем самым увеличивая работу компрессора на величину эквивалентную площади 4-1-1’-4’-4.

3. В реальном цикле холодильной машины в отличие от идеальной присутствует конечная разность температур между охлаждаемой средой и охлаждающей. Т.е. .

4. Площадь нагрева в обратимом цикле , а в необратимом конечна.

5. Коэффициент теплопроводность в идеальном цикле Карно , а в реальном он совсем небольшой.