3.Термодинамическиециклы холодильныхмашин

Термодинамическимцикломназываетсязамкнутаяпоследовательностьтермодинамическихпроцессов,совершаемаярабочимтелом,врезультатекото-ройоновозвращаетсявисходноесостояние.

Термодинамическиециклыпосвоемуназначениюделятсянапрямые(рис3.1а)иобратные(рис3.1б)циклы.

а) б)

Г И ^{Г И}

^Qг Q_г

L

Назначениепрямогохоло-дильногоцикла-этополучениера-ботыLзасчеттепловойэнергиигорячегоисточникаQ_г,приэтоммыотдаемчастьтепловойэнергииQ_хчерезпосредника(рабочеетело)

Рабочее

тело

Q_х

Рабочее

^L тело

холодномуисточнику.

Прямойцикл–этоциклтепловыхдвигателей(двигательвнутреннегосгорания,паровой

Х И Х И

Рис.3.1.Схемапрямогоиобратноготермодинамическогоцикла.

двигательит.д.).

Назначениеобратноготер-модинамическогоцикла–этопере-дачатепловойэнергииQ_хотхолод-ногоисточникагорячемуисточни-ку,начтозатрачиваетсявнешняя

работаL.Этициклынаходятприменениевхолодильнойтехникеибудутяв-лятьсяпредметомнашегоизучения.

Общимдляпрямыхиобратныхтермодинамическихцикловбудетба-лансэнергетическихпотоков

Q_г=Q_х+L. (50)

1. Классификацияобратныхтермодинамическихциклов

Потемпературномууровнюхолодногоигорячегоисточниковобратныетермодинамическиециклыделятсянахолодильныециклы,циклытепловых

^Т q_г ^q_г

Т_г

насосовикомбинированные

циклы(рис.3.2).

Холодильныйцикл–

^ТосТ_х

^qос

ХЦ

^lхц

ТН

^qос

^lтн _КЦ

^lкц

ХЦстроитсямеждутемпера-туройокружающейсредыТ_оситемпературойхолодногоисточникаТ_х.Этоциклхоло-

^qх ^q_х

дильныхмашин.Егоназна-

_S чениепередачатепловогопо-

Рис.3.2.Обратныетермодинамическиециклы.

тока отхолодногоисточни-

ка, имеющего температуру

нижеокружающейсредыкокружающейсреде.Тепловойбалансхолодильногоциклавудельныхвеличинах,отнесенныхк1кграбочеготела, q_о.с.= q_x+l_хц.

Эффективность холодильного цикла оценивается с помощью

холодильногокоэффициента

q_x.

^lхц

Холодильныйкоэффициентдаетвеличинухолодопроизводительностихолодильноймашинынаединицузатраченнойэнергии.

Циклтепловогонасоса–ТНстроитсямеждутемпературойокружаю-щейсредыТ_оситемпературойгорячегоисточникаТ_г.Этоциклмашинпредна-значенныхдляотопления–тепловыхнасосов.Поэтомуегоназываюттакжеотопительнымциклом.Егоназначение-передачатепловогопотокаотокру-жающейсредыгорячемуисточнику,имеющемутемпературувышеокружаю-щейсреды.Тепловойбалансотопительногоциклавудельныхвеличинах,отне-

сенныхк1кграбочеготела, q_г=q_o.c.+l_т.н.

Эффективностьциклатепловогонасосаоцениваетсяспомощьюотопи-тельногокоэффициента(коэффициентаэффективностициклатепловогонасо-са)

^qг ^qо.с.

^lт.н _1.

^lт.н.

^lт.н.

Здесьε'–холодильныйкоэффициентхолодильногоцикла,построенно-

говтемпературныхграницахциклатепловогонасоса.Величинаотопительно-гокоэффициентаµбольше,чемухолодильногонаединицузасчеттого,чтотеплота,полученнаяпридиссипации,затраченнойвциклеработы,такжесозда-етположительныйотопительныйэффект.Вхолодильномциклеонапростопе-редаетсягорячемуисточнику,невлияянахолодопроизводительность цикла.

Комбинированныйцикл–КЦстроитсямеждутемпературойхолодногоисточникаТ_хитемпературойгорячегоисточникаТ_г.Этоциклпредназначендляодновременногополучения,какотопительного,такихолодильногоэффек-та.Егоназначение-передачатепловогопотокаотхолодногоисточникакго-рячемуисточнику.Тепловойбаланскомбинированногоциклавудельныхвели-чинах,отнесенныхк 1кграбочеготела,q_г=q_х+l_кц.

Коэффициентэффективностикомбинированногоциклаявляетсяотно-шениемсуммыполезныхэффектовциклакзатраченнойработе

q_x q_{г .}

^lк.ц.

Такимобразом,коэффициентэффективностикомбинированногоциклаявляетсясуммойхолодильногоиотопительногоциклов,построенныхвтемпе-ратурныхграницахкомбинированногоцикла.

Вдальнейшембудутрассмотрены,главнымобразом,холодильныецик-

лы.

Посвоемупроисхождениюипредназначениюхолодильныециклыде-

лятсянаидеальные,теоретическиеидействительныециклы.

Идеальныециклыразработаныкакэталоны,образцыскоторымисрав-ниваютпривыполнениитермодинамическогоанализатеоретическиеидей-ствительныециклы.

Теоретическиециклыявляютсятеоретическимописанием(физическойилиматематическоймоделью)последовательностипроцессов,происходящихвреальноймашине.Онисуществуютввидеграфическихинтерпретацийиливвидематематическихобъектов:аналитическихформул,интерполяций.Теоре-

тическиециклымогутиметьразнуюглубинутеоретическойпроработкиисте-пеньприближенностикреальнымпроцессам.Поэтомудляоднойитойжехо-лодильноймашиныможетсуществовать множествотеоретическихциклов.

Действительнымицикламиявляютсяциклы,построенныенаоснованииданныхопыта,эксперимента.Они,кактеоретическиециклы,такжемогутиметьразнуюстепеньотраженияреальныхпроцессовхолодильноймашины,

чтосвязаносточностьюэкспериментаиобработкиэкспериментальныхдан-ных.Внастоящейработереальныециклынерассматриваются.