46. Сущность обратного цикла Карно.

Обратным циклом Карно называется процесс переноса тепла от менее нагретого тела к

более нагретому при затрате механической работы.

Обратный цикл Карно. (НАРИСОВАТЬ!!!)

1-2-адиабатическое сжатие парообразного хладагента,

2-3-изотермическая конденсация паров хладагента при температуре t с отдачей окружающей

среде (напр.H₂O) теплоты конденсации,

3-4-адиабатическое расширение жид. Хладагента,

4-1-изотермическое испарение жид. Хладагента при температуре T₀ с отнятием от охлажденной

среды теплоты испарения Q₀

S=const

Уменьшение S охлажденной среды = Возрастанию S более нагретой среды

Работа затраченная на сжатие хладагента:

1-4-5-6- холодопроизводительность цикла или холодильной установки – тепло Q₀

отнимаемое хладагентом от охлаждаемой среды при температуре T₀<T

2-3-5-6- количество тепла Q, отдаваемое хладагентом более нагретой среде при температуре T,

2-3-4-1- затраченная работа Lк.

Энергетический баланс любой холодильной машины:

Q₀+L=Q (L-работа реального цикла)

Холодильный коэффициент: ε= , ε>1

ε_к= для ц.Карно

КПД η= ε/ ε_к

47. Методы искусственного охлаждения.

Испарение низкокипящих жидкостей, дросселирование газа, равновесное адиабат расшир газа

в детандерах, расширение газа в адиабат. вихревой трубе Ранка-Хилша, адиабатич

размагничивание (<1K), термоэлектронное охлаждение и др.

Дросселирование газа. При дрос. газа работа, совершенная газом затрачивается на

преожоление трения в отверстии дроссел. устройства и переходит в тепло в рез-те чего

процесс расширения просих без измен энтальпии. Для ид газа нет такого эффекта. Явлене изм-я

темп-ры реальн газа при его дросселир-и получим название дроссельного эффекта или

эфф-та Джоуля-Томсона. КПД~14%

Детандир. газа . Расширение сжат газа в детандере происходит без обмена теплом с окр средой

и совершенная при газом мех работа производится за счет его внутр энергии в рез-те чего газ

охл-ся. (Поршневой детандер, турбодетандер)

Холодильники (компресс. холод. машины) и конденсаторы, предназначенные для

охлаждения потока или конденсации паров с исп-ием специального охлаждающего агента

(вода, воздух, испаряющийся аммиак, пропан и др.). Охлаждение и конденсация в этих

аппаратах являются целевыми пр-сами, а нагрев охлаждающего агента побочным.

Кристаллизаторы, предназначенные для охлаждения соответствующих жидких потоков до

темп-р, обеспечивающих обр-ие кристаллов некоторых составляющих смесь веществ. В зав-ти

от темп-го режима кристаллизации в этих аппаратах в качестве охлаждающего агента исп-ся вода

или специальные хладагенты в виде охлажденных рассолов, испаряющихся аммиака, пропана.

В нефтегазопереработке кристаллизаторы исп-ся при депарафинизации масел,

обезмасливании парафинов, разделении ксилолов, производстве серы.

Кристаллизатор типа «труба в трубе» широко распространен на установках

депарафинизации масел. Кристаллизатор предназначен для получения и роста кристаллов, поэтому

в аппарате должен быть обеспечен оптимальный тепловой и гидродинамический режим.

Темп-ый напор, скорость движения и прод-ть пребывания охлаждаемого продукта в

кристаллизаторе выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить в аппарате оптимальную

скорость охл-ия данного продукта, необх-ую для роста его кристаллов.

Погружные аппараты. Специфической ос-тью аппаратов этого типа явл-ся наличие емкости

— ящика, в к-ую погружены теплообменные трубы. В ящике находится охл-ая среда, например

вода. Аппараты этого типа используют в качестве холодильников или конденсаторов-холодильников.

Оросительные аппараты. Аппараты этого типа прим. в качестве холл-ов и конд-ов. Они

представляют собой змеевик, сост. из соединенных двойниками труб, к-ые расположены гориз-ми

и верт-ми рядами В верхней части аппарата имеется распределительное приспособление для

орошения наружной поверхности змеевиков водой. Вследствие высокого значения скрытой

теплоты испарения воды даже незначительное ее испарение сопровождается отводом большого

кол-ва тепла.

Аппараты воздушного охлаждения (АВО). Широкое распространение в пром-сти получили (АВО)

, в к-х в качестве охлаждающего агента исп-ся поток атм-го воздуха, нагнетаемый

специально установленными вентиляторами.

Использование аппаратов этого типа позволяет осуществить значительную экономию

охлаждающей воды, уменьшить количество сточных вод, исключает необходимость

очистки наружной поверхности теплообменных труб. Эти аппараты используются в

качестве конденсаторов и холодильников.

Для подачи охлаждающего воздуха прим. осевые вентиляторы пропеллерного типа.

Вентилятор приводится во вращение ч/з редуктор или клиноременную передачу, а при

исп-ии тихоходных электродвигателей колесо вентилятора крепится непосредственно на

валу электродвигателя.

Аппараты воздушного охлаждения размещают на металлоконструкциях, железобетонных опорах

или непосредственно на верху ректификационной колонны. В последнем случае

обеспечивается меньшее гидравлическое сопротивление для потока паров, поступающих

на конденсацию с верха колонны.