13. Цикл с процессом сжатия в области перегретого пара.

В цикле холодильной машины, протекающем в области насыщения, в процессе сжатия работа, сообщаемая рабочему агенту, затрачивается на доиспарение жидкой фазы рабочего тела, степень сухости которого увеличивается с х₁ < 1 до х₂″ = 1, т. е. до состояния сухого насыщенного пара (рис. 5.3). При проведении процесса сжатия в области насыщения происходит бесполезная для паровой холодильной машины затрата части скрытой теплоты кипения, которая могла быть использована для увеличения холодопроизводительности за счет доиспарения жидкости в количестве, пропорциональном (1 – x₁). Очевидно, если дать возможность этому количеству жидкости продолжать кипеть при давлении р₀, то холодопроизводительность цикла возрастет на величину +q₀, показанную заштрихованной площадью на диаграмме (рис. 5.3, б). Тогда компрессор холодильной машины будет всасывать не парожидкостную смесь, состояние которой характеризуется точкой 1, а сухой насыщенный пар, параметры которого при температуре Т₀ определяются точкой 1″.

а б

Рис. 5.3. Принципиальная схема холодильной машины с процессом

сжатия в области перегретого пара (а) и ее цикл (б)

Процесс сжатия 1″–2 в этом случае протекает в области перегретого пара (за правой пограничной кривой х = 1). Этим, в частности, обеспечивается не только увеличение холодопроизводительности цикла, но и так называемый «сухой ход» компрессора, при котором улучшаются его условия работы. В системе холодильной машины это достигается введением отделителя жидкости ОЖ (рис. 5.3, а).

Процесс сжатия до изобары р_к = const в области перегретого пара сопровождается увеличением затрачиваемой работы цикла на величину Al_п, которая на диаграмме также заштрихована. В конце процесса сжатия (точка 2) температура рабочего тела превышает температуру Т_к на величину перегрева Т. Процессы в области температур, больших Т_к, можно рассматривать как образующие самостоятельный обратный цикл 2₁–2–2″, аналогичный циклу теплового насоса. Отсюда цикл холодильной машины со сжатием в области перегретого пара можно представить состоящим из двух циклов: холодильного 1″–2₁–2″–3′–4 и теплового насоса 2₁–2–2″ (показан горизонтальной штриховкой).

Сжатие пара в области перегрева создает дополнительную внешнюю необратимость цикла холодильной машины. Площадь треугольника над изотермой Т_к = const эквивалентна работе, связанной с этой необратимостью. Общий перерасход работы Al_п определяется площадью 1″–2–2″–1, так как перегрев пара требует последующего снижения температуры пара до состояния сухого насыщенного пара (точка 2) путем отвода тепла перегрева, а затем уже может быть осуществлен процесс конденсации по изотерме Т_к = const от точки 2″ до точки 3′.

14. Цикл с переохлаждением холодильного агента

В этой схеме жидкое рабочее вещество после конденсатора 2 охлаждается в теплообменнике 3 водой. Вода в теплообменник подается обычно из артезианских скважин.

Из диаграмм видно, что при охлаждении рабочего вещества перед дроссельным вентилем, его удельная холодопроизводительность увеличивается на Δq₀, а значит, холодильный коэффициент также увеличивается, так как работа цикла не меняется.

ε₁ = > ε₂ =

Сравнивая площади можно показать, что необратимые дроссельные потери сокращаются.