43. Физические принципы получения низких температур.
Охлаждением называется процесс понижения температуры охлаждаемого тела. Различают естественное и искусственное охлаждение. При естественном охлаждении теплота от более нагретого тела переходит к менее нагретому телу (среде). Искусственное охлаждение предполагает получение температуры охлаждаемой среды ниже температуры окружаемой среды. Для создания низких температур применяют физические процессы, которые сопровождаются поглощением теплоты.
К основным физическим процессам, сопровождающимся поглощением теплоты, относится фазовый переход вещества при котором происходит поглощение теплоты извне: плавление или таяние при переходе тела из твёрдого состояния в жидкое, испарение или кипение при переходе тела из жидкого в парообразное состояние, сублимация при переходе тела из твёрдого состояния непосредственно в газообразное. Искусственное охлаждение может быть основано и на других физических принципах, например адиабатическом дросселировании газа с начальной температурой, меньшей, чем температура верхней точки инверсии; адиабатическом расширении газа с отдачей полезной внешней работы; вихревом эффекте; термоэлектрическом эффекте.
Для получения низких температур, но не ниже 0° C, может быть применён водный лёд, который при атмосферном давлении плавится при 0° C и имеет сравнительно большую величину удельной теплоты плавления 335 кДж/кг. При давлении ниже атмосферного сублимация водного льда происходит при температуре ниже 0° C, что используют при сублимационной сушке пищевых продуктов.
Адиабатическим дросселированием называется процесс необратимого перехода газа (жидкости) с высокого давления на низкое (расширение) при прохождение его через сужение поперечного сечения (перегородка с отверстием, пористая перегородка) без совершения внешней работы и без сообщения и отнятия теплоты.
Для осуществления процесса охлаждения необходимо иметь два тела: охлаждаемое и охлаждающее – источник низкой температуры. Охлаждение продолжается, пока между телами происходит теплообмен. Источник низкой температуры должен функционировать постоянно, так как охлаждение должно осуществляться непрерывно. Это возможно при достаточном большом запасе охлаждающего вещества (тела) или при его конечном количестве, если восстанавливать первоначальное состояние вещества. Последний метод непрерывного получения низкой температуры широко применяется в холодильной технике с использованием различных холодильных машин.
44. Принципиальная схема парокомпрессионной холодильной машины, эффективность ее работы. КМ — компрессор; КД — конденсатор; РВ — регулирующий вентиль; И — испаритель; /, 2,3,4 — точки цикла
45. Отличие цикла современной холодильной машины от термодинамического цикла( цикл Карно).
Разумеется, в циклах реальных тепловых двигателей процессы являются неравновесными, вследствие чего КПД реальных тепловых двигателей при одном и том же температурном интервале значительно меньше КПД цикла Карно
Все процессы в машине Карно рассматриваются как равновесные (обратимые).
46. Энергетические характеристики холодильной машины.
(диаграмма T-S которую чертили на консультации )
qo=удельная холодопроизводительность
qo=ToΔS Lзатрач=(Тк-Тс)ΔS qk=Tk ΔS E=q/Lзатрач = To/Tk-To qk=qo+Lo
47.
Влияние на энергетической характеристики
ПКХМ, величина
,
48. Требования, предъявленные к холодильным агентам.
К термодинамическим требованиям относят отрицательную (по Цельсию) температуру кипения (t0) при атмосферном давлении (т.е. нормальная температура кипения ts<0), низкое давление конденсации (Рк), высокую объемную холодопроизводительность (qv), высокий коэффициент теплопроводности (λ) и теплопередачи (k).
Физико-химическими требованиями к хладагентам являются: малая плотность (ρ) и вязкость (μ), обеспечивающие наименьшие потери давления при циркуляции хладагента в контуре; химическая инертность к металлам и материалам внутренних элементов контура (при наличии контакта с ними); химическая стойкость; негорючесть (желательно); минимальная способность проникать через неплотности; способность растворять воду и т.д.
Холодильные агенты должны быть безвредными для здоровья человека (физиологическое требование) и иметь стоимость, сопоставимую с аналогами (экономическое требование).
Рабочие вещества абсорбционных холодильных машин должны отвечать дополнительнымтребованиям: образовывать между собой растворы и обладать разными температурами кипения (вещество с более низкой температурой кипения является хладагентом, с более высокой — абсорбентом).