5. Классификация обратных круговых процессов, способы понижения температур в них.

Главным при классификации является соотношение диапазона температуры в цикле T_н и T_в к уровню температуры окружающей среды (см. рис. 4). Непонятно.

Назначение холодильных установок (ХУ) и криогенных установок (КУ):

1) Рефрижераторы: охлаждение внешних объектов до T_пн < T_ОС .

2) Ожижители: для перевода внешних объектов в жидкое или твердое состояние при T_пн < T_ОС .

3) Разделительные установки: для разделения газовых смесей при T_пн < 120º К .

По агрегатному состоянию рабочего тела установки разделяют на 1) газовые; 2) газожидкостные; 3) парожидкостные; 4) твердотельные.

Понижение температуры рабочего тела осуществляется двумя путями за счет внутреннего охлаждения при расширении. Либо 1) необратимого дросселирования (без выполнения работы); либо 2) детандирование (адиабатный процесс с выполнением работы). Детандер – машина, предназначенная для понижения температуры РТ при его расширении с отдачей внешней работы.

В химической технологии ХУ используются при проведении сушки, кристаллизации, адсорбции, абсорбции, кондиционирования воздуха, экзотермических реакций (их торможение).

6. Характеристики холодильных и криогенных установок: холодопроизво­дительность, холодильный коэффициент, стандартная холодопроизводитель­ность, удельная массовая и эксергетическая. холодопроизводительность.

Основной характеристикой любой установки является ее производительность. Производительность (холодопроизводительность) рефрижераторов:

Q₀ = m_XAq_пн , [Q₀] = Вт .

Количество тепловой энергии которое отводится от объекта на единицу массы хладагента, называется удельной массовой холодопроизводительностью (q_пн [Дж/кг]). m_XA – массовый расход циркулирующего ХА [кг/с] . Стандартная холодопроизводительность определяется при t_пн = –15º С при t_пв = 30º С .

Для оценки установки, особенно многоцелевой, целесообразно свести все разнообразные показатели к одному обобщенному показателю. Для этого используется единый для всех случаев показатель – эксергетическая производительность. Применительно в ХУ и КУ она называется эксергетической хладопроизводительностью. Для рефрижераторов:

где j  количество температурных уровней (нижних) накоторых получают холод. Удельная холодопроизводительность рефрижераторов является практически реальным холодильным коэффициентом

 = Q₀/N , n_уд = 1/ , _E = E_Qo/N = Q₀_e/N = _e ,

учитывающим потребляемую мощность N ,

N = m_XAl_цд ,

где l_цд – действительная работа цикла, _E – эксергетический КПД, n_уд – удельный расход мощности на единицу продукта. Для ожижителей и разделительных установок величина n_уд определяется так:

n_уд = N/m_Ж ,

где m_Ж – массовый расход жидкости.

Величины  и n_уд в отличие от _E не отражают непосредственно эффективность установки, поскольку на разных температурных уровнях T_пн энергетическая ценность одной и той же холодопроизводительности Q₀ различна.

7. Парокомпрессионная одноступенчатая идеальная холодильная машина.

Холодильной машиной называется машина, осуществляющая перенос теплоты с низкого температурного уровня на более высокий. Холодильная машина, в которой холодильный цикл осуществляется при помощи механического компрессора называется компрессионной холодильной машиной. В паровой компрессионной машине холодильный агент изменяет свое агрегатное состояние.

Цикл идеальной машины.

Рис. 5.

Цикл идеальной машины проходит как обратный цикл Карно. Хотя обратимый цикл Карно имеет максимальный холодильный коэффициент при заданных T_пв и T_пн , он не применяется в промышленности из-за следующих основных недостатков:

1) Процесс 1–2 сжатие влажного пара – приводит к быстрому износу компрессора.

2) Процесс 3–4 расширение в области влажного пара – не отдает значимой работы, но требует для своего осуществления сложной машины.

Схема установки представлена на рис. .

КМ – компрессор, К – конденсатор. Участок 2–3 установки изотермический T_пв = const и изобарический P_пв = const . ДТ – детандер, И – испаритель. Процесс на участке 4–1 установки также изотермический T_пн = const и изобарический P_пн = const .