БИЛЕТ 12
1) Степень термодинамического совершенства низкотемпературныхустановок= к иГ её= опр° еделение.
или
к =– определяется= Tконденсации и T испарения
к= −х х к−н н –холодильный коэф цикла Карно
сжх – холодильный коэффициент
° кгкДжжидк. – работа, затрачиваемая на получение кг жидкости
− минимальнаяработаожижения газа
Реальные циклы имеют некоторую затрачиваемую работу, и при сравнении этих циклов друг с другом для одинаково поставленной задачи их сопоставляют с идеальным циклом, работа которого минимальна.
Для этого используют понятия степени термодинамического
совершенства цикла:
= действ
Чем выше степень термодинамического совершенства, тем более энергоэффективен цикл.
2)Определение характеристик цикла простого дросселирования. Ожижительный режим.
Данный цикл предназначен для ожижения криогенных газов, кроме Ne, H2, He. Обычно используется для установок малой производительности поскольку наименее эффективен по сравнению с другими циклами. Аналогичные рассуждения и для рефрижераторного режима.
Рисунок 129. Криогенный ожижительный цикл.
После дросселирования (3) парожидкостная смесь попадает в
сепаратор жидкости и газа. Пар идёт в теплообменник, а жидкость в |
|||||||||||||
относительном количестве |
кгжидк. |
|
подаётся потребителю. |
||||||||||
Характеристиками цикла являютсякгож.газа: |
|
||||||||||||
3) |
кг жидк. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1) |
;° |
кДж |
|
|
|
|
|
|
|
||||
2) |
– работа, затрачиваемая на получение кг жидкости; |
||||||||||||
|
Г |
= ° |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
степень термодинамического совершенства |
|||||||||||
Запишем |
|
уравнение |
энергетического баланса для |
||||||||||
|
1 |
+ о.с. |
|
= + (1 − ) 5 |
|
|
|
||||||
жидкотемпературной части. |
|
|
|
||||||||||
( 5 − ) = ( 5 − 1) − о.с. |
|
|
|||||||||||
5 |
− 1 = ∆ 1 |
− 5∆н |
− о.с. |
|
|
||||||||
|
( 5 − ) = ∆ 1 − 5∆ н |
|
|
||||||||||
|
= |
∆ 1 |
|
− о.с. + 5∆н |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
5 |
− |
|
|
|
|
|
|
||
В числителе величина, равная полезной холодопроизводительности аналогичного рефрижераторного цикла. В знаменателе стоит теплота,
необходимая для охлаждения и последующей конденсации рабочего вещества в цикле.
|
|
Рисунок 130. Работа ожижения. |
||||
|
|
Затрачиваемая работа цикла равно |
||||
|
|
|
|
1 ln всн |
||
|
|
работе сжатия в компрессоре. |
||||
|
|
= сж |
= |
из |
|
|
|
|
° = |
|
кДж |
|
; |
Т = |
|
кг жидк. |
|
|||
° |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 131. Минимальная работа |
||
= 1 |
( 1 |
− ) − ( 1′ − ) |
ожижения. |
|
|
3) Сравнение процессов выхлопа и изоэнтропного расширения
Сравнение температуры в процессе выхлопа и изоэнтропном расширении.
Рисунок 100. Интегральный эффект выхлопа.
|
∆вых = н − к вых = |
− 1 |
н 1 − |
к |
|
|
||||||
∆ = н − к |
|
|
|
−1 |
? |
|
|
|||||
= н − к |
|
|
|
|
||||||||
|
н |
= 300°К |
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,1 Мпа |
(одноатомный газ) |
|
|
|||||||
|
к |
|
= 1,68 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
н |
|
0,2 |
0,3 |
0,4 |
|
0,5 |
1,0 |
10 |
||
|
|
|
60,7 |
81 |
91,1 |
|
97,1 |
109,3 |
120,2 |
|||
|
|
вых |
|
73,39 |
108 |
128,8 |
|
144 |
182 |
254 |
||
|
|
|
= 1,41 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆ |
0,827 |
0,752 |
0,707 |
|
0,676 |
0,601 |
0,474 |
||
|
2) |
|
|
( |
двухатомный |
газ) |
|
|
|
|||
|
|
н |
|
0,2 |
0,3 |
0,4 |
|
0,5 |
1,0 |
10 |
||
|
|
|
43,6 |
58,2 |
65,4 |
|
69,8 |
78,5 |
86,4 |
|||
|
|
вых |
|
54,8 |
82,1 |
99,5 |
|
112,1 |
146,4 |
221,4 |
||
|
|
|
∆ |
0,796 |
0,709 |
0,657 |
|
0,622 |
0,536 |
0,39 |
||
С повышением степени расширения выхлоп становится менее эффективным по сравнению с изоэнтропным расширением. Поэтому выхлоп в качестве рабочего процесса целесообразно применять при малой степени расширения.
При использовании процесса выхлопа целесообразней использовать одноатомный газ (инертные газы, He ?, с помощью которого можно достичь наинизших температур 20-30°К)