11

Циклы холодильных установок

СОДЕРЖАНИЕ

ОБРАТИМЫЙ ЦИКЛ КАРНО Цикл воздушной холодильной установки ЦИКЛЫ ПАРОВЫХ КОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВОК ПРИНЦИП РАБОТЫ АБСОРБЦИОННОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ПРИНЦИП РАБОТЫ ПАРОЭЖЕКТОРНОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО НАСОСА

2 3 4 8 10 11

Циклы холодильных установок

1. ОБРАТИМЫЙ ЦИКЛ КАРНО

(идеальный цикл холодильных установок).

рис. 1 рис. 2

(1 – 4) – адиабатное расширение

(4 – 3) – изотермическое расширение с отбором теплоты q₂ от холодного источника Т₂

(3 – 2) – адиабатное сжатие

(2 – 1) – изотермическое сжатие с отдачей теплоты q₁ горячему источнику Т₁

Работа отрицательна (см. рис. 1), т.к. площадь под кривой 1-4-3 (А⁺) меньше, чем площадь под кривой 3-2-1 (А^–). Т. к. в круговом процессе ∆U=0, то в соответствии с I началом термодинамики затраченная работа равна:

Определение: Холодильный коэффициент – отношение отведенной от охлаждаемого тела теплоты q2 (произведенного холода) к затраченной работе (l_ц=q₁–q₂).

- для 1 кг холодильного агента

Для обратного цикла Карно ε имеет максимальное значение:

не зависит от выбора рабочего тела

Отношение характеризует степень совершенства принимаемого цикла.

Определения:

1. Холодильный агент – рабочее тело холодильной машины.

2. Холодопроизводительность (Q_т) – это количество теплоты, которое отводится от охлаждаемого тела в единицу времени Q [Дж/сек].

Работа холодильной установки в единицу времени:

, [кВт]

2. Цикл воздушной холодильной установки

Обозначение:

1 – компрессор;

2 – рефрижератор (охлаждаемое помещение);

3 – детандер;

4 – конденсатор (холодильник).

Цикл Лоренца– это цикл, состоящий из 2-х изобар и 2-х адиабат. Процессы в компрессоре и детандере считаются адиабатными, в конденсаторе и рефрижераторе – изобарными.

Теплота отдаваемая окружающей среде в конденсаторе при Р₂=const(процесс 2-3).

–на 1 кг воздуха

Теплота отбираемая в рефрижераторе

–на 1 кг воздуха

Работа, необходимая на осуществление цикла:

- На 1кг воздуха

Холодильный коэффициент:

Для адиабатных процессов (1-2) и (3-4) можно записать:

и 

и

Таким образом, холодильный коэффициент цикла воздушной холодильной установки зависит только от отношения давлений.

Из этого рисунка видно, что в обратном цикле Карно удельная холодопроизводительность q₂ больше, чем в цикле Лоренца, а работа, затрачивается на цикл Карно меньше. Таким образом,ε_{лоренца}< ε_карно.

3. Циклы паровых компрессорных установок

Паровые компрессорные установки в отличие от абсорбционных и пароэжекторных установок требуют затрат механической энергии, а не теплоты.

Простейший способ охлаждения ниже температуры окружающей среды:

• Хладоагент (рабочее тело – холодильный агент) сжимаетсяв компрессоре;

• Затем охлаждаетсядо температуры окружающей среды;

• После этого – адиабатное расширение.

В первых паровых компрессорных установках хладоагентом был воздух, но он имеет малую теплоемкость С и паровые компрессорные установки громоздки и неэкономичны.

Современные хладагенты – пары жидкостей, которые при кипят при низких температурах.