Тeма 9. Циклы холодильных машин, теплового насоса и термотрансформаторов

Основные понятия о холодильных установках. Классификация холодильных установок. Понятие о холодильном коэффициенте и холодопроизводительности. Цикл паровой компрессорной холодильной установки, принципиальная схема и изображение цикла в T,s-диаграмме. Термотрансформаторы. Принципиальная схема теплового насоса. Понятие о коэффициенте теплоиспользования.

Методические указания

Х

* для специальности 110302

олодильные установки работают по обратному циклу. Знание классификации и принципиальных схем холодильных установок позволяет правильно выбирать соответствующий тип холодильной установки при расчете охлаждения. Усвоив учебный материал темы, студент сможет анализировать с помощью T,s-диаграммы работу холодильных циклов, определять холодильные коэффициенты и холодопроизводительность установок. Особое внимание обратите на работу паровой компрессорной холодильной установки, получившей наибольшее распространение в сельском хозяйстве. Запомните, что в паровой компрессорной холодильной установке не применяется расширительный цилиндр (детандер), а рабочее тело расширяется в дроссельном вентиле, что упрощает установку и дает возможность легко регулировать давление пара и получать низкую температуру в охладителе. По обратному циклу работают не только холодильные машины, но и тепловые насосы, в которых теплота, забираемая от окружающей среды, с помощью затраченной работы повышает энергетический уровень рабочего тела и при более высокой температуре отдается внешнему потребителю. Уясните понятие коэффициента теплоиспользования и разберите принципиальную схему и работу теплового насоса.

Литература: [1], с. 85–89.

Часть II. Основы теории тепло-массообмена

Тема 1. Основные понятия и определения

Предмет и задачи теории тепло-массообмена. Роль этой теории в подготовке инженера. Основные понятия и определения. Способы переноса теплоты: теплопроводность, конвекция и тепловое излучение. Количественные характеристики переноса теплоты. Понятие о массообмене.

Методические указания

При изучении термодинамики не раскрывается механизм отвода теплоты от горячего тела к холодному. Теория теплообмена, наоборот, все внимание концентрирует на способах передачи теплоты. Рассмотрите и запомните такие понятия, как температурное поле, изотермическая поверхность, градиент температуры, передаваемая теплота, тепловой поток, плотность теплового потока. Уясните, что изучение отдельных видов теплообмена, таких, как теплопроводность, конвекция и излучение, является методологическим приемом, вызванным сложностью реального теплообмена, в котором, как правило, одновременно участвуют все перечисленные виды распространения теплоты. Обратите внимание на понятие массообмен.

Литература: [1], с. 90–92; [8], с. 72–73; [9], с. 19.

Тема 2. Теплопроводность

Общие положения теплопроводности. Основной закон теплопроводности (закон Фурье). Дифференциальное уравнение теплопроводности. Условия однозначности. Теплопроводность плоской и цилиндрической стенок при стационарном режиме. Правило выбора материала теплоизоляции. *Основные сведения о нестационарной теплопроводности.

Методические указания

Уясните значение закона Фурье для решения задач стационарной теплопроводности. Усвойте, что физически теплопроводность представляет собой процесс распространения теплоты путем теплового движения микрочастиц вещества без визуально наблюдаемого перемещения самих частиц. Теплопроводность наблюдается в твердых телах, неподвижных жидких и газообразных веществах. При движение жидкости или газа теплопроводность наблюдается только в тонком неподвижном слое, прилегающем к поверхности твердого тела. Запомните назначение и состав условий однозначности при решении задач теплообмена, а также влияние рода граничных условий на решение уравнения теплопроводности при стационарном режиме. Уясните, что конечной целью решения задач стационарной теплопроводности является определение теплового потока. Четко представьте себе разницу между линейной и поверхностной плотностями теплового потока. Разберитесь в том, как надо правильно подбирать материалы теплоизоляции цилиндрического теплопровода. Уясните, почему критерии Bi и Fo определяют нестационарную теплопроводность при нагревании и охлаждении тела.

Литература: [1], с. 92–102, 106–112; [8], с. 73–79; [9], с. 19–21.