Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается сущность термодинамического анализа холодильных машин. 2. По какому циклу работают холодильные машины? 3. Графическое изображение циклов. 4. Дайте определение основных параметров, оценивающих термодинамическую эффективность холодильных машин.

Тема 1.3. Рабочие вещества холодильных машин

Уравнения состояния идеального и реальных газов. Вириальное уравнение Боголюбова-Майера. Термодинамические свойства хладагентов. Термодинамические свойства растворов.

Методические указания

В бытовых компрессионных машинах используются производные углеводородов – фреоны (хладоны), насыщенные фторуглероды или полифторуглеводороды (часто содержат также атомы С1, реже – Вr). Торговые названия фреонов (хладонов) состоят из фирменного названия, по международному стандарту – буква R и цифрового обозначения.

Рабочие вещества классифицируют по давлениям и нормальным температурам кипения (при ).

Термодинамические параметры состояния рабочих тел связаны между собой уравнением состояния:

Уравнение состояния Клапейрона справедливо только для идеальных газов.

Для реальных газов и паров:

где – коэффициент сжимаемости, зависящий от безразмерных параметров , ( , – критические давление и температура).

Широкое распространение получило вириальное уравнение Боголюбова – Майера:

где – вириальные коэффициенты, зависящие только от температуры. Они имеют физический смысл – характеризуют взаимодействие пары, троек и т.д. до молекул. Число вириальных коэффициентов обычно выбирают минимальным. Используя уравнения состояния и функциональные зависимости для теплоемкостей и , можно определить все термодинамические параметры рабочего вещества.

Термодинамические свойства рабочих веществ влияют главным образом на эффективность термодинамических циклов, на показатели и характеристики холодильных машин и компрессоров, поэтому при анализе влияния термодинамических свойств на эффективность термодинамических циклов холодильных машин рассматривают зависимость холодильного коэффициента от , , и , где: – теплота парообразования; – теплоемкость насыщенной жидкости; – теплоемкость насыщенного пара; – изобарная теплоемкость.

Вопросы для самопроверки

1. Какие вещества используют в качестве рабочих веществ холодильных машин. 2. Что такое фреон? 3. Какими свойствами обладают фреоны? 4. Какие требования выдвигают к рабочим веществам холоодильных машин. 5. Для чего используется вириальное уравнение Боголюбова-Майера? 6. Какими термодинамическими свойствами обладают рабочие вещества холодильных машин.

Тема 1.4. Циклы и схемы парокомпрессионных бытовых холодильных машин

Обратный холодильный цикл. Диаграммы состояния фреонов. Условные обозначения элементов холодильных установок. Холодильная машина с детандером в области влажного пара. Холодильная машина с дросселированием в области влажного пара и всасыванием сухого или перегретого пара. Холодильная машина с регенеративным теплообменником.

Методические указания

Холодильные циклы – обратные круговые термодинамические процессы, в результате которых теплота переходит от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой за счёт затраты работы.

Главной отличительной особенностью паровых холодильных машин является то, что рабочее тело в процессе совершения обратного кругового цикла меняет свое фазовое состояние и может находиться в состоянии насыщенной или переохлажденной жидкости, сухого насыщенного, перегретого или влажного пара.

Тепловые процессы, протекающие в холодильных установках, изображают в диаграммах и (рис. 1). В диаграмме изобары располагаются горизонтально, а линии постоянной энтальпии вертикально. Если в осях соединить точки агрегатного состояния, получают пограничные кривые и , сходящиеся в точке . Кривые называют: – нижняя, – верхняя. Горизонтальные участки в области соответствуют процессу превращения тела из жидкого состояния в газообразное и наоборот. Количество тепла, которое отнимается на этих участках от тела, называется скрытой теплотой парообразования. В точке скрытая теплота парообразования равна нулю. В диаграмме нанесены линии постоянного паросодержания ( ), постоянной энтропии ( ), постоянного температуры ( ), постоянного объема ( ). Между пограничными кривыми рабочее тело находится в виде парожидкостной смеси, правее верхней пограничной кривой – в состоянии перегретого пара.