2.3 Цикл Карно

Цикл Карно — идеальный термодинамический цикл.

Тепловая машина Карно – имеющая максимальный КПД при заданных значениях нагревателя T1 и холодильника T2.

Цикл Карно состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов.

Рабочим телом в идеальной тепловой машине является идеальный газ,

а работает она по циклу Карно: 1–2 изотермическое расширение при температуре T1

Получение теплоты Q1 от нагревателя

2–3 адиабатическое (Q=0) расширение (РЕЗКОЕ)

Охлаждение до температуры T2

3–4 изотермическое сжатие при температуре T2

отдача теплоты Q2 холодильнику

4–1 адиабатическое сжатие (РЕЗКОЕ)

Нагрев до температуры T1

2.4 Тепловой насос, холодильный и отопительный коэффициенты.

Холодильные установки (тепловые насосы) перекачивают теплоту от "холодного" тела к нагретому за счет механической работы или электрической работы.

Количество теплоты, отбираемое у холодного тела, равно:

 Q2 = Q1 – A,

а эффективность работы холодильной установки

определяется холодильным коэффициентом:         

Тепловой насос может быть использован и в качестве

отопительной машины (реверсный режим) – теплота

перекачивается от «холодного» тела к «горячему» за счет

механической работы.

Эффективность работы отопительной машины в

реверсном режиме определяется отопительным коэффициентом:

2.5 Типы тепловых насосов и области их практического применения

В зависимости от принципа работы тепловые насосы подразделяются на компрессионные (приводятся в действие с помощью электроэнергии) и абсорбционные (могут использовать тепло в качестве источника энергии).

В зависимости от источника отбора тепла тепловые насосы подразделяются на:

Геотермальные (используют тепло земли, наземных либо подземных грунтовых вод)

а) замкнутого типа

Коллектор размещается либо в горизонтальных траншеях ниже глубины промерзания грунта, либо вертикально в скважинах глубиной до 200 м, либо кольцами в водоеме (озере, пруду, реке) ниже глубины промерзания. Это наиболее дешевый вариант, но есть требования по минимальной глубине и объёму воды в водоеме для конкретного региона.

б) открытого типа

Подобная система использует в качестве теплообменной жидкости воду, циркулирующую непосредственно через систему геотермального теплового насоса в рамках открытого цикла, то есть вода после прохождения по системе возвращается в землю. Этот вариант возможно реализовать на практике лишь при наличии достаточного количества относительно чистой воды и при условии, что такой способ использования грунтовых вод не запрещен законодательством.

Воздушные (источником отбора тепла является воздух)

Использующие производное (вторичное) тепло (например, тепло трубопровода центрального отопления). Подобный вариант является наиболее целесообразным для промышленных объектов, где есть источники паразитного тепла, которое требует утилизации.