Холодопроизводительность и холодильный коэффициент компрессионной машины.
Количество тепла, которое холодильная машина отнимает за единицу времени от охлаждаемой среды, называется холодопроизводительностью этой машины. Обозначается она через Q0 и измеряется в ваттах.
Величина q0, представляющая собой количество тепла в джоулях, отнимаемого от охлаждаемой среды 1 кг рабочего тела при осуществлении холодильного цикла, называется удельной массовой холодопроизводительностью Размерность - джоуль на килограмм.
В теории паровых компрессионных холодильных машин часто пользуются величиной удельной объемной холодопроизводительности рабочего тела qv, показывающей, сколько тепла отводятся от охлаждаемой среды, 1 м3 паров рабочего тела, образующихся в процессе кипения. Измеряется в джоулях на кубический метр.
Для энергетической оценки холодильного цикла пользуются холодильным коэффициентом ε, представляющим собой отношение q0 к энергии l, затрачиваемой на адиабатическое сжатие 1 кг рабочего тела при осуществлении холодильного цикла
(1)
Идеальный цикл паровой Компрессионной холодильной машины
Идеальным циклом холодильных машин принят обратный цикл Карно. Этот цикл состоит из двух адиабатических и двух изотермических процессов. Графическое изображение его в s, T-диаграмме показано на рис.3.
В
изотермическом процессе 4-l
рабочее тело воспринимает тепло от
охлаждаемой среды, а по изотерме 2-3 оно
отдает его в окружающую более теплую
среду. При этом количество тепла q0
во взятой системе координат изображается
площадью l-4-a-b-1
и может быть определено по уравнению
,
а тепло q, отводимое от 1 кг рабочего тела в окружающую среду, изображается площадью 2-3-а-b-2 и выражается уравнением
.
В адиабатическом процессе 1-2 рабочее тело подвергается сжатию, вследствие чего температура его повышается от Т0 до Т. Процесс 3-4 - адиабатическое расширение рабочего тела с понижением температуры от Т до Т0.
На сжатие рабочего тела расходуется механическая работа, которая частично компенсируется работой, получаемой при его расширении. Таким образом, на осуществление обратного цикла Карно расходуется энергия, выражаемая разностью работ сжатия и расширения. В этом цикле на сжатие 1 кг рабочего тела расходуется работа l, которая изображается в s, Т-диаграмме площадью 1-2-3-4-l и может быть определена по уравнению
.
Холодильный коэффициент обратного цикла Карно
.
(2)
Из уравнения видно, что холодильный коэффициент обратного цикла Карно определяется крайними температурами этого цикла (Т и Т0), увеличиваясь при повышении Т0 и понижении Т. Следовательно, не нужно производить охлаждения при более низких температурах, чем это требуется по условиям работы, и необходимо стремиться к тому, чтобы температура, при которой отводится тепло от рабочего тела, была возможно меньшей.
Холодильный коэффициент цикла Карно больше холодильного коэффициента любого из циклов, осуществляемых в тех же температурных пределах, поэтому он и принят за идеальный цикл.