Контрольні запитання

1. Дайте визначення процесу охолодження.

2. Назвіть і охарактеризуйте процеси охолодження при зміні агрегатного стану робочого тіла.

3. Що називають дроселюванням?

4. Охарактеризуйте термоелектричне охолодження.

Література: ( Л-1 с.7-11 ), ( Л-2 с.6-10 ), ( Л-10 с.42-46 ).

1.2. Термодинамічні діаграми

для визначення параметрів робочого тіла при розрахунках циклів холодильних машин застосовують таблиці сухих насичених парів холодильних агентів, а також теплові діаграми. Найбільш розповсюдженими діаграмами є ентропія-температура (s-T) і ентальпія-тиск (і-p).

Діаграма s-T. В діаграмі s-T по осі абсцис відкладають значення ентропії s і проводять вертикальні лінії постійних s – адіабати, по осі ординат відкладають значення абсолютної температури Т і проводять горизонтальні лінії постійних температур Т – ізотерми. На отриману сітку із адіабат і ізотерм наносять пограничні криві, які характеризують стан відповідно насиченої рідини (паровміст х = 0) і сухої насиченої пари (х = 1). Між обома пограничними кривими область вологої пари. Погранична крива х = 0 відділяє від області вологої пари область переохолодженої рідини, а крива х=1 - область перегрітої пари від вологої. На діаграмі нанесені лінії постійного паровмісту х, постійних тисків р – ізобари, постійних питомих об’ємів v – ізохори, постійних ентальпій і – ізоентальпії. Ізобара в області вологої пари співпадає з ізотермою, а в області перегрітої пари стрімко піднімається вверх. Підведена і відведена кількість теплоти, затрачена і отримана робота зображується в діаграмі s-T площами.

Рис .3. T-S – діаграма.

Діаграма і-p. Сітку діаграми складають горизонтальні лінії – ізобари і вертикальні лінії – ізоентальпії. Для зручності користування діаграмою зазвичай по осі ординат використовують логарифмічний масштаб (lg p). На діаграмі нанесені лінії постійних t, s, x, v. Перевагою діаграми і- lg p являється те, що теплота і робота для адіабатного процесу в ній зображується не площами, а відрізками по осі абсцис.

Рис.4. lgP-і діаграма

Контрольні запитання

1. Покажіть ізотерму в T-S і lgP-і діаграмі.

2. Покажіть ізобару в T-S і lgP-і діаграмі.

3. Покажіть ізохору в T-S і lgP-і діаграмі.

4. Покажіть адіабату в T-S і l gP-і діаграмі.

Література: ( Л-1 с.11-13 ), ( Л-2 с.17-22 ).

1.3. Зворотній цикл Карно

Згідно другого закону термодинаміки, неприривне штучне охолодження не може відбуватися без затрати енергії. Сукупність процесів, які проходять при цьому, називають зворотнім круговим процесом або зворотнім термодинамічним циклом. В прямому круговому процесі (або в прямому термодинамічному циклі) теплота переходить від гарячого тіла до холодного (оточуючого середовища); при цьому здійснюється робота. В зворотному циклі теплота переходить від холодного тіла до нагрітого (навколишнього середовища); при цьому затрачається робота. Зворотній цикл, в якому теплота від охолоджуючого середовища передається навколишньому (воді або повітрю), називається холодильним циклом.

На рисунку 5 зображений цикл Карно в діаграмі T-S. Він складається з двох ізотермічних і двох адіабатних процесів. В ізотермічному процесі 4 – 1 до робочого тіла підводиться певна кількість теплоти q₀ (площа 4-1-а-b), відведене від джерела теплоти низької температури Т₀. В адіабатному процесі 1 – 2 робоче тіло стискається компресором від початкового р₀ до кінцевого тиску р_к. При цьому його температура піднімається від Т₀ до температури зовнішнього середовища чи джерела високої температури Т_к. На стискання затрачається робота l_с. В ізотермічному процесі 2 – 3 робоче тіло віддає джерелу високої температури Т_к теплоту q_к (площа 2-3-b-a). Для того щоб робоче тіло знову могло забирати теплоту від джерела низької температури, воно адіабатно розширяється в детандері (процес 3-4) від тиску р_к до тиску р₀, при цьому його температура зменшується від Т_к до Т₀ , а робоче тіло здійснює роботу l_р .

Рис. 5. Зворотній цикл Карно в T-S діаграмі