Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Техническая термодинамика.-1

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

20.11.2023

Размер:

14.69 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2122 / 2422 23 24 > Следующая >>>

Рис. 86. Схема (а) и цикл парогазовой установки (б)

электростан ц и й д ости гает 30 - 40 %. На его в е л и ч и н у осн овн ое в л и я ние о к а зы в а ет тер м и ч еск и й КПД паротурби н н ого ц и к л а .

Расчет ц и к л а АЭС о су щ ествл яется по тем ж е ф орм улам , что и расчет ц и к л а Р ен к и н а .

П арогазовы й ц и к л

С ущ ественного у в е л и ч е н и я эф ф екти вн ости и сп о л ьзо ван и я теплоты

м ож но дости чь та к ж е п у тем к о м б и н и р о ван и я газо - и п аротурбинной

у стан о во к . О дн а и з т а к и х сх ем п р и вед ен а н а рис. 86, а. В оздух п одает

ся ко м п р ессо р о м К		в т о п к у п ароген ератора ПГ. П родукты	сго р ан и я с
тем п ературой 700 -		750 *С п осле п ароген ератора поступаю	т в газовую
турби н у	72. Т ак и м	об разом , то п к а п ароген ератора служ	и т к ам ер о й
сгоран и я	газо в о й турб и н ы 72. П редварительны й н агр ев		ко н д ен сата,

поступаю щ его в п ароген ератор (процесс 3 - 4 , рис. 86, б), п р о и зво д и тся

вы хлоп н ы м и газам и га зо в о й турби н ы (процесс d -			о) в	п о д о гр евател е
ГВ. В	эти х у с л о в и я х	эф ф екти вн о и сп о л ьзу ется	теп лота отх о д ящ и х
после	п ар о ген ер ато р а	га зо в , а та к ж е у л у ч ш ается		и сп о л ьзо ван и е

теплоты , о тво д и м о й от вы х л о п н ы х га зо в газо во й турбины . Г енери

руем ы й у с та н о в к о й пар о су щ ествл яет ц и к л паротурбинной у стан о вк и

(ц и к л Р ен ки н а).

К ом би н и рован н ы й ц и к л , в к о то р о м совм ещ ены , по -сущ еству, д в а

р азд ел ьн ы х сам о сто ятел ьн ы х ц и к л а ftapo- и газотурби н н ы х у стан о во к , н азы в ается бинарны м .

П арогазовы й ц и к л и м еет		п реи м ущ ество п ер ед		обы чны м	паротур
бинны м	ц и к л о м , п о с к о л ь к у	в га зо в о й	турби н е,	служ ащ ей	в е р х н е й
ступенью	би н арн ого ц и к л а , и сп о л ьзу ется		б о л ее в ы с о к а я тем п ер ату р а

рабочего те л а (процесс b - с), чем. в ц и к л е ПТУ. П реим ущ ество п арога зо во го ц и к л а п ер ед газо вы м состоит в том , что в п ар о во м ц и к л е ,

служ ащ ем низш ей ступенью бинарного ц и к л а , во зм о ж н о и сп о л ьзо ва ние более н и зк о й тем пературы хо л о д н о го и сточн и ка, чем в ГТУ. Т ак , в

газотурби н н ой ц и к л е тем п ер ату р а вы х л о п н ы х га зо в	со ставл я ет
~ 1 5 0 *С, а в паротурбинном тем п ер ату р а ко н д ен сац и и - 3 0 °С.
Расчеты показы ваю т, что к о м б и н и р о ван н ая п а р о га зо в а я	у с та н о в к а

м ож ет д ать эконом ию то п л и в а д о 15 %> по сравнению с паротурби н н ой

той ж е м ощ ности. На Т -	s-ди аграм м е (см . рис. 86, б) к о н ту р		3 - 4 -
5 - 1 - 2 - 3 п р ед ставл яет собой п аровой ц и к л , a a - b -		с - d	- ц и к л
газо во й турбины .
Рассмотренны й п рим ер	естествен н о н е исчерп ы вает	в о зм о ж н ы х
ком би н ац и й разли чн ы х рабочи х тел . В озм ож ны к о м б и н ац и я			ц и к л о в

н а в о д я н о м п аре и п ар ах д р у ги х ж и д ко стей , и сп о л ьзо ван и е в к а ч ес тв е

.рабочих тел п ар о газо вы х см есей и т.д .

Г л а в а 1 1 . ЦИКЛЫ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

В ы работка и скусствен н ого х о л о д а и тран сф орм ац и я теп лоты с б о л ее

н и зк о го тем п ературн ого у р о в н я н а	более вы соки й н ах о д ят ш и р о к о е
п ри м ен ен и е в разли чн ы х о тр асл ях	пром ы ш ленности . Т еп л о вы е	м а
ш ины , предн азн ачен н ы е д л я дости ж ен и я тем пературы тел н иж е,		ч ем

у окруж аю щ ей с р е д а , и н еп реры вн ого п о д д ерж ан и я этой тем п ературы , назы ваю т х олод и льн ы м и у стан о вк ам и . М аш ины, п редн азн ачен н ы е д л я

п о д д ерж ан и я	задан н ого п ром еж уточного	тем пературного у р о в н я в
системе д в у х	и сточн и ков с тем п ературам и	Tv и Т2, назы ваю т тран с

ф орм аторам и теп ла. Т еп ловы е н асосы 1 служ ат д л я п ереноса теп л о ты от окруж аю щ ей среды к си стем ам с более вы сокой тем п ературой .

В х о л о д и льн ы х		у стан о в к ах	и теп л о вы х	н асосах	о су щ ествл яется
п ер ех о д	теп лоты от тел, м ен ее		нагреты х, к	тел ам ,	более н агреты м ,
которы й	я в л я е т с я	н есам оп рои эвольн ы м процессом			и, согласн о в т о

ро м у за к о н у тер м о ди н ам и ки , требует ком п ен сац и и . Т ак и м к о м п е н

сирую щ им	процессом я в л я е т с я	п ревращ ен и е работы в теп л о ту ,	в
результате	чего о су щ ествл яется	п ер ех о д теп лоты от го р яч его т е л а	к

х о лод н ом у . Д остигается это при соверш ении рабочим тел о м обратн ого ц и к л а, ко н ту р которого о б х о д ят п роти в часовой стр ел ки .

1 Теплота не является материальной субстанцией, которую можно ”первкачивать”, и поэтому термин тепловой насос является несколько условным и не должен вызывать ассоциаций с насосом, перекачивающим жидкость.

11.1. ПЕРВЫЙИ ВТОРОЙ ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ОБРАТНЫМ ЦИКЛАМ

При	тер м о д и н ам и ч еск о м	ан али зе	работы	хол о д и льн ы х	м аш ин
и спользую тся те ж е м етоды , что и при ан ал и зе д ви гател ей .
В со о тветстви и со вторы м		зак о н о м	тер м о ди н ам и ки лю бая		х о л о
д и л ьн ая	м аш и н а д о л ж н а и м еть д в а и сточ н и ка			теплоты^ (холодны й и

горячий) и р аб очее тел о , соверш аю щ ее обратны й ц и к л . Т аки м образом , х о л о д и л ь н ая м аш и н а, п о -сущ еству, п р ед ставл яет собой обращ енны й теп ловой д в и гател ь .

На рис. 87, о п р ед ставл ен п р о и зво льн ы й обратны й ц и к л в д и агр ам м е

Г - s. Т еп л о та

q 2 п о д во д и тся

раб о чем у тел у

(процесс а -

b -

с) от

н и зко тем п ер ату р н о го

и сто ч н и ка . В ы сокотем п ературн ом у

и сточн и ку

о тво д и тся

теп л о та

q lt

э к в и в а л е н т н а я п лощ ади

c -

- o

- / и

р авн ая

су м м е

абсолю тной вел и ч и н ы

работы ц и к л а

/0 = q Q (площ адь,

о гр ан и чен н ая

к о н ту р о м

ц и к л а)

и п о д вед ен н о й

теп лоты q 2

(площ адь

с - d - a

е -

/):

<?! = Я2 + *о-

(405)

Это

в ы р аж ен и е

п р ед ставл я ет собой

у р авн ен и е

п ервого

за к о н а

тер м о д и н ам и к и

п ри м ен и тельн о

обратном у

ц и к л у холод и льн ой

м аш ины .

Т а к а я

зап и сь

у д о б н а

тем ,

что

н ее в х о д я т абсолю тны е

вел и ч и н ы

| q t I, | /0 1, \ q 2 \, к а к это обы чно при н ято в теори и х о л о д и ль

ны х м аш ин . Н ап ом н и м ,

что

соответстви и

п ри н яты м

п р ави л о м

зн а к о в

/ 0 < 0, т а к

к а к

д л я

о су щ ествл ен и я

обратного

ц и к л а

нуж ны

затраты

эн ерги и

ф орм е работы . О твед ен н ая теп лота

так ж е

отрица

тел ьн а q t

< 0.

П олезны й эф ф ект, ко то р ы й д ает х о л о д и л ь н и к , -

это н и зк и е тем п е

ратуры , д л я д о сти ж ен и я ко то р ы х нуж н о отводи ть от систем ы теп л о ту

(на рис. 87, а п роцесс	п о л у ч ен и я " х о л о д а ” а - b -	с ) 1. В	с в я зи с этим
теп лота q 2, к о т о р ая	в р езу л ьтате о х л аж д ен и я	систем ы	п о д во д и тся к
рабочем у те л у в ц и к л е , н азы в ается у д ельн о й		х олод оп рои звод и тель -

ностью . О чеви дн о, ч ем больш е холод оп рои звод и тельн ость у стан о вк и

на ед и н и ц у затрач ен н ой м ех ан и ч еск о й энергии, тем вы ш е терм оди н а м и ч еск ая эф ф екти вн ость ц и к л а , к о то р ая о ц ен и вается вели ч и н ой

е “ Ч а	^ о в<1зА<?1“ Чз)-	(406)
Эту	х ар ак тер и сти к у	обратного ц и к л а назы ваю т х о л о д и льн ы м

коэф ф ициентом (е > 1). Второе р авен ств о в вы раж ен и и (406) п о л у чен о с у ч ето м ф орм улы (405).

1 Понятие "холод* связано с восприятием пониженных температур и не связано с какой-либо специфической формой энергии.

Рве. 87. Обратный цикл в координатах р —v (а) и T —s (б)

И сп ользуя,	к а к и	в	сл у чае	п рям ого ц и к л а, теорем у о		средн ем
(д2 = Т2 A s, q x - T		I A s! ), вы р ази м холоди льн ы й коэф ф ициент ч ерез
средн и е и н тегральн ы е			тем п ературы		п о д в о д а (Т2) и о тв о д а (Т )
теп лоты в ц и к л е (см. рис. 87, а):
е = Г * /(Т * -	Т*2).					(407)
Из вы р аж ен и я (407)			ви д н о ,	что с	ум ен ьш ен и ем разности	ср едн и х

тем п ератур растет холоди льн ы й коэф ф ициент, что о б у сл о в л ен о умень*

ш ением работы ц и к л а I /0 I . Х олодильны й	коэф ф ициент обратн ого
ц и к л а л егк о связать с терм и чески м КПД п рям ого:
e = ( I - î h ) / î l f.	(408)
Эта ф орм ула п ол езн а тем , что п о зво л яет,	р асп о л агая вы р аж ен и ем

терм и ческого КПД ц и к л а теп л о во го д в и гател я , оценить эф ф екти вн ость холоди льн ой м аш ины , работаю щ ей по обратном у ц и к л у .

11.2. ОБРАТНЫЙЦИКЛ КАРНО. КЛАССИФИКАЦИЯ ХОЛОДИЛЬНЫХЦИКЛОВ

О братны й ц и к л К арно (см. рис. 87, б), к а к и п р ям о й , состоит и з д в у х

изотерм ( 2 - 3	п о д во д а и 4 - 1	о тв о д а теплоты ) и д в у х		ад и аб ат ( 3 - 4
и сж ати я в J -	2 расш и рен и я рабочего тела).
И сп ользуя	ф орм улы КПД ц и к л а К арно vfj$ =		1 -	T2/ T l t	л е гк о
п о л учи ть вы раж ен и е д л я х о л о д и льн о го коэф ф и ц и ен та
e (fc) = ( i - T](fc) ) / n f = Т2/(Т 2 -		T J .			(409
Х олоди льн ы й коэф ф и ц и ен т		ц и к л а К арно н е	зави си т от сво й ств
раб очего тел а . М ожно п о к азать, что хол о д и льн ы й			ц и к л	К арн о	н аи б о

лее эф ф ек ти вен по сравнению с лю бы м п рои звольн ы м ц и к л о м a - b - с - d — а, к о н ту р ко то р о го описан в о к р у г п р ям о у го л ь н и к а 1 - 2 - 3 - 4 - 1 (см . рис. 87, б). Т ак и м образом , теорем ы К арно имею т м есто и д л я обратного ц и к л а , поэтом у он, к а к и п р ям о й , и грает роль эталона.

П р акти ческое п ри м ен ен и е обратного ц и к л а К арно встречает те ж е трудности, что и п р ям о го .

Рабочие те л а х о л о д и л ь н ы х м аш ин назы ваю т холоди льн ы м и агрега там и. По ти п у и сп о л ьзу ем ы х х л ад аген то в хол о д и льн ы е у стан о вк и п од р аздел яю т н а д в е осн овн ы е группы : воздуш н ы е, в которы х х оло ди льн ы й аген т (в о зд у х ) н ах о д и тся в состоянии, д а л е к о м от насы щ е

ния; п ар о вы е, в к о то р ы х и сп о л ьзу ет пар разли чн ы х вещ еств с н и зк о й тем п ературой к и п е н и я . П аровы е хо л о д и льн ы е м аш ины м ож н о подраз

дели ть н а п ароком п рессорн ы е,	пароэж екторн ы е и абсорбционны е.
В н асто ящ ее в р е м я в с е б о л ее	ш и рокое распространение получаю т

хо л о д и льн ы е у стан о в к и , использую щ ие терм оэлектр и чески е и терм о

м агн и тн ы е эф ф екты . В ап п ар атах	так о го типа холоди льн ы й		аген т
отсутствует. В н астоящ ей гл а в е м ы	рассм отрим	работу п ароком п рес
сорной х о л о д и л ь н о й у стан о вк и .
1U . ЦИКЛЫПАРОКОМПРЕССОРНОЙХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
П о ск о л ьк у обратны й ц и к л a - b	- c - d - a	(см . рис. 87, а)	п ред
ставл яет собой п о сл ед о вательн о сть	п роц ессов	расш ирения и сж ати я

рабочего тел а, соп ровож даю щ и хся теп лообм ен ом , то схем а х о л о д и л ь ной у с та н о в к и д о л ж н а содерж ать те ж е сам ы е устройства, что и теп ло


вы е д ви гател и :		к о м п р ессо р	д л я	сж ати я хол о д и льн о го	агента; теп ло
обм ен н и ки д л я		о тв о д а теп лоты		и з хол о д и льн о й к ам ер ы к рабочем у
тел у , а затем в окруж аю щ ую среду; расш ирительное устройство .
М аш ины,	п р и м ен яем ы е в		х о л о д и л ь н ы х у стан о в к ах		д л я сн и ж ен и я
тем п ературы	х л ад аген та в		п роцессе его расш и рен и я		с соверш ен и ем

работы , н азы ваю т д етан д ер ам и . Д етандеры п одразделяю т н а порш не вы е и ту р б о д етан д ер ы . К о н стр у к ц и я п орш н евого д етан д ер а ан ало ги ч н а к о н стр у к ц и и порш н евого д в и га те л я , а турбодетан дера - турбины . П о ско л ьк у д етан д ер п р ед став л я ет собой д о во л ьн о слож н ое (и дорого стоящ ее) устрой ство, проц есс обратим ого расш и рен и я в н ем рабочего тел а зам ен яю т н еобрати м ы м ад и аб ати ч еск и м расш ирением в д россель ном ве н ти л е (дроссели рован и ем ). С одн ой стороны , это д ел ает у стан о в

к у д еш ев л е, с д р у го й , -	у х у д ш ает ее терм оди н ам и ческую эф ф екти в
ность, что о б у сл о в л ен о	необратим остью процесса д р о ссел и р о ван и я .

Т ем н е м ен ее, в и тоге это о к а зы в а ет ся вы годн ы м .


П ароком прессорная х о л о д и л ь н ая у стан о в к а
П ринц ипиальная		сх ем а п ароком п рессорн ой			у стан о вк и		и зоб р аж ен а
н а рис. 88, о,	ее и деальн ы й ц и к л в		T -	s*д и агр ам м е -		н а рис. 88, б.
Н асыщ енны й	пар	н и эк о к и п ящ ей	ж и д ко сти		(хладаген та)		ади абатн о
сж и м ается ком п рессором К до д а в л е н и я р 2 (процесс 1 -						2). Из к о м п р ес
сора сж аты й перегреты й пар поступает в				кон ден сатор, гд е при посто

ян н о м д авл ен и и р х всл ед стви е о тво д а теп лоты q x охлаж даю щ ей в о д е

(процесс 2 - 2 ' -	3) сн и ж ается	тем п ература	(процесс 2 -	2 ') , а затем
при постоянной	тем п ературе	насы щ енного п ара о су щ ествл яется
п о л н ая ко н д ен сац и я п ара (процесс 2 ' - 3).
Д л я д альн ей ш его сн и ж ен и я		тем п ературы	х л ад аген та	м ож н о бы ло

бы прим енить детан дер и осущ ествлять в нем ади абатн ое расш ирение

3 - 4 ' (с п рои зводством	вн еш н ей работы		за счет убы ли вн у тр ен н ей
энергии). О дн ако более	экон ом и чн о	и сп ользовать		вм есто д етан д ер а
регулирую щ ий дроссельны й вен ти ль		Д, в	котором	х л ад аген т п осле

ко н д ен сатора дроссели руется с пониж ением д а в л е н и я и тем п ературы При постоянной энтальпии (h = const) (процесс 3 - 4 н а рис. 88, б). На

Г - s-диаграм м е процесс дроссел и р о ван и я, к а к	необратим ы й, у сл о в н о
п о к азан п ун кти ром . После дроссельного в е н т и	л я (точка 4) о б р а зо в а в


ш ая ся п арож и д костн ая см есь (влаж н ы й		пар) с н и зкой тем п ер ату р о й
Т2 поступает по трубам в и спаритель И,		которы й	н ах о д и тся в		х о л о
ди льн ой к ам ер е X . В исп ари теле	при постоянной тем п ературе				Т2 и
д авл ен и и р 2 происходит п о д во д к	р аб очем у тел у теплоты			q 2, за счет
о х л аж д ен и я тел, н ах о д ящ и х ся в	холоди льн ой		к ам ер е	(п олу ч ен и е

холода). В резу л ьтате этого образуется пар при тем п ературе к и п е н и я

х л адеген та (процесс 4 - 1 ) . О бразовавш и й ся пар (точка 1) в н о в ь вса-

88. .Схема парокомпрессорной холодильной установки (а) и цикл в координатах T —s (б)‘‘

сы вается ко м п р ессо р о м и ц и к л зам ы кается . С ледует отм етить, что

хотя зам ен а д етан д ер а д россельн ы м вен ти лем упрощ ает конструкцию

устан овки и у д е ш е в л я е т ее стоим ость, в результате сниж ается				холо-
доп рои заоди тельн ость		у стан о вк и на	вел и ч и н у , экви вален тн ую	п ло
щади 4 - 4 ’ - 3 ' -	а -	4, и всл ед стви е необратим ости процесса дроссе
л и рован и я растет	работа на сж атие		и, следовательн о, ум ен ьш ается
холодильны й коэф ф ициент.
К оличество теплоты , о тведен н ой в			кон ден саторе от рабочего	тела

охлаж даю щ ей ср еде при постоян н ом д авл ен и и , эк ви в ал ен тн о площ ади

2 - 3 - 3	’ - Ь - 2 и р авн о
4 x s h 2 - h		3,	(410)
у д ел ь н ая		х л адо п р о и зво д и тел ьн о сть эк в и в ал ен тн а площ ади 4 -	1 -
Ъ - а - 4
4 2 = h i ~	h A = h i ~ h 3-		(411)

В вы р аж ен и и (411) учтен о, что эн тал ьп и я рабочего тел а до и после

д р о ссели рован и я о д и н а к о в а (h 3 = h 4).
Х олодильны й коэф ф и ц и ен т пароком п рессорн ой у стан о вк и				оп реде
л яется с у ч ето м вы раж ен и й (410) и (411) и им еет ви д
е = <72/ t a i -	Я2) ■ f a i “ h 3)/(h 2 -	h x).			(412)
З н ач ен и я	эн тальп и й в этом	вы раж ен и и	определяю т и з	таблиц
тер м о ди н ам и ч ески х сво й ств х л ад аген та и ли			по ди агр ам м ам	T -	s и
h - <$
В п р а к ти к е п р о ек ти р о в ан и я		х о л о д и льн ы х м аш ин п о л у чи л а			рас

пространение д и агр ам м а со сто ян и я р - h , построенная в полулогари ф


м и чески х к о о р д и н атах			(на оси		р	вы бран	логари ф м и чески й ' м асш таб,
т.е. ф ак ти ч еск и		и сп о л ьзу ется систем а коорд и н ат lgp -						h). Д иаграм м а
удобна тем ,, что q lt q a и				/0 изображ аю тся			отр езкам и	н а оси абсцисс.
Ц икл п ароком п рессорн ой				х о л о д и л ь
ной	у стан о в к и	в д и агр ам м е			р -	h
п р ед ставл ен н а		рис. 89.	О бозначения
х ар ак тер н ы х		то ч ек	ц и к л а		соот
ветствую т д и агр ам м е T - s на рис. 88.
Из	д и агр ам м ы	ви д н о ,		что	q x	»

Ike. 89. Цикл парокомпрессоркой холодиль ной установки в координатах р - h

= ас, q 2 -	ab , /0 * bc, гд е б у к в а м и обозначены дли н ы соответствую щ их
о тр езк о в ,	п оэтом у х о лод и льн ы й коэф ф ициент о п р ед ел яется отнош е

нием д ли н о тр езк о в е = q 2/ l Q = ab /b c . Л егко уб еди ться, что е растет при

у вел и ч ен и и тем п ературы в и спарителе и ее ум еньш ении	в к о н д ен са
торе. Б о л ее гл у б о к о е охлаж дение, треб ует больш их энергозатрат.
Работа н а ад и аб ати ческое сж атие х о л о д и льн о го аген та в	ко м п р ессо
ре (процесс 1 - 2 ) р авн а
4 c - / » - a - f o - < ! o - A a - * i .	(413)

П оскольку дроссели рован и е н е со п р о во ж д ается вн еш н ей работой, а

в и зобарн ы х

процессах она р авн а

нулю , то работа ц и к л а /0

р авн а

работе ком п рессора 1К(10 - /к = q 0). На д и а гр а м м е T -

s этим вел и ч и н ам

эк в и в ал ен тн а

п лощ адь 1 - 2

- 3

4”

- 1

(к а к разность

эн тальп и й

h 2 -

h l , к аж д о й

и з которы х

э к в и в а л е н тн а

площ адь под

и зобарой ).

С ледует отм етить,

что при наличии

ц и к л е необратим ого процесса

д р о ссел и р о ван и я теп лота ц и к л а

q Q

н е

и зображ ается

площ адью ,

ограниченной ко н ту р о м ц и к л а 1

- 2

- 3

- 4

1, а о к а зы в а ется боль

ш ей вели чи н ой (площ адь 1 - 2 - 3

1 >

площ ади 1 - 2 - 3 - 4 - 1 )

из-за необратим ы х потерь.

Т еорети ч еская

мощ ность, н ео б х о д и м ая д л я

п р и во д а ком п р ессо р а

х о лод и льн ой у стан о вк и , м ож ет быть вы чи слен а по ф орм уле

N = l0M * Q 2/ t ,

(414)

■

холод оп рои эвод и -

гд е М -

секу н дн ы й р асх о д х л адаген та; Q 2 = q 2M -

тельность у стан о вк и .

Э ф ф ективность

хо л о д и льн ы х у стан о во к зави си т

от сво й ств

х л а д а

ген тов, к которы м п р е д ъ я в л я е тс я р я д требований .

Д авлен и е

насы щ енного

п ара х л адаген та,

соответствую щ ее тр е

буем ы м н и зк и м

тем п ературам , д олж н о быть вы ш е

атм осф ерного, так.

к а к при этом

л егч е бороться

с у теч к о й

х л ад аген та, чем

с подсосом

в о зд у х а

при

в а к у у м е ; к р о м е

того,

попадаю щ ий в

х л ад аген т

в о з д у х

сильно

у х у д ш ает

теп л о п ер едач у

содерж ит

в чагу, к о то р ая

м ож ет

зам ерзать при н и зкой тем п ературе.

2. Т еплота

п ар о о б р азо ван и я г д о л ж н а быть

по возм ож н ости боль

ш ей, так к а к при одн ом и том ж е расходе х л ад аген та она о п р ед ел я ет хладоп рои зводи тельн ость у стан о вк и .

3. Х ладагенты н е д олж н ы о к азы в ать вр ед н о го д ей стви я н а зд о р о в ь е

ч ел о в ек а и не долж ны обладать корродирую щ им и свой ствам и .


Этим тр еб о ван и ям у д о в л етв о р я ет		ам м и ак , п озволяю щ и й				п ол у чи ть
достаточно вы со к и е	хо л о д и льн ы е	коэф ф ициенты		и	отн оси тельн о
н евы со к и е д а в л е н и я в	ц и к л е . О дн ако из-за токсичности				в	п о сл ед н ее
в р е м я вм есто него ш и рокое п ри м ен ен и е			п ол у чи л и	ф реоны		- фторо-
хлор п р о и зво д н ы е . По тер м о ди н ам и ч ески м			свой ствам ф реон -12 б л и зо к

к ам м и ак у , о д н а к о из-за м еньш ей

его теплоты

парообразован и я тре

буются его больш и е расходы .

11.4. ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ

В п роцессе

работы хол о д и льн о й

у стан о вк и

о тво д и м ая

теплота

передается окруж аю щ ей

среде с

более

вы сокой ,

чем в холоди льн ой

кам ере тем п ер ату р о й . Т аки м

образом ,

в результате осущ ествлен и я

обратного

ц и к л а

м ож н о

п о лучать

пригодную

д л я и сп ользован и я

теплоту.

Это п о зв о л и л о

К ел ьв и н у

1852

г.

вы д ви н у ть предлож ен и е об

и сп ользован и и х о л о д и л ь н о го

ц и к л а д л я о топ лен и я пом ещ ений, т.е. о

создании

т а к

н азы в аем о го теп л о во го

насоса.

По сущ еству,

в с я к а я

х о л о д и льн ая

у с та н о в к а

я в л я е т с я

теп л о вы м

насосом , о д н ак о этот

терм ин обы чно п ри м ен яю т д л я тех у стан о во к , зад ач ей которы х я в л я ется п о л у ч ен и е теплоты , к а к и при сж игании топ ли ва. Т акого рода у стан о вк у назы ваю т теп л о вы м насосом потом у, что она к а к бы ’’пере


кач и вает”		теп л о ту от		хо л о д н о го		и сточн и ка к горячем у . При				работе
теплового		н асоса	к	го р я ч ем у		и сточн и ку	п о д во д и тся		теплота
р авн ая	су м м е теп лоты				д2, отведен н о й от		холодн ого		источника, и
работы	\| /0 1, н ео б х о ди м о й д л я осущ ествлен и я ц и к л а {ql								= q 2 +	I /0 • )-
К ак и х о л о д и л ь н ая				у с та н о в к а, теп л о во й			насос (рис. 90, а) работает
по обратн ом у ц и к л у ,				т.е. за счет затраты			энергии в ком прессоре К
отним ает теп л о ту			q 2 у		и сто ч н и ка И н и зк о й тем пературы и п ередает
теплоту	q t	и сто ч н и к у		с вы со к о й		тем п ературой . П отребитель теплоты
теп лового		н асоса	п о л у чает к р о м е теплоты				q 2,	отведен н ой от		о к р у
жающ ей	среды , так ж е			теп л о ту , экви вален тн у ю				затраченной		работе
/0 (обы чно эл ек тр и ч еск о й энергии).
Н и зк отем п ературн ы м					и сто ч н и ко м теплоты д л я теп лового					насоса

служ ит о к р у ж аю щ ая среда, н ап ри м ер х о л о д н ая во д а во д о ем о в, кото р ая о м ы вает и сп ари тель.

Т аки м	об разом , ц и к л ам и теп л о вы х	насосов служ ат ц и клы х о л о
дильны х	у с та н о в о к , работаю щ их в д ругой		области тем п ератур . Д л я
хо л о д и льн ы х у с та н о в о к окруж аю щ ая		среда	я в л я е т с я теплоприем ни -

ком , к у д а о тв о д и тся теп л о та, а в сл у чае теп л о во го насоса окруж аю щ ая

среда

я в л я е т с я

и сточн и ком теплоты ,

к о то р ая

п ередается

на

б олее

вы соки й тем п ературн ы й у р о вен ь .

Это

р азл и ч и е

п о к азан о на Г -

5-диаграм м е

(см. рис.

90,

б),

гд е

V - 2 '

- 3 ' -

4 '

Г -

ц и к л хол о д и льн о й

устан о вк и ; 1

3 -

4 - 1 -

ц и к л теп л

о во го

насоса,

т.е .

ц и к л

хол о д и льн о й

у стан о вк и

расп олагается н иж е изотерм ы окруж аю щ ей среды Г 0, а ц и к л теп л о в о го насоса - вы ш е н ее.

Э ф ф ективность теп л о во го насоса о ц ен и вается вел и ч и н о й т а к назы -

Рве. 90. Схема (а) и диаграмма Г —$ (б) теплового иасоса
ваем о го отопительного коэф ф ициента, п редставляю щ его				собой	отно
ш ен и я ко л и ч ества теплоты q x,	отведен н ой	в ц и к л е,	к	абсолю тной
вел и ч и н е работы /0 ц и к л а
в и - и Л -					(415)
П оскольку в соответствии с	вы раж ен и ем	(405) q x	-	q 2 + / 0,	то с
учетом у р ав н ен и я (400) и з (415) п ол у чаем
е 01- е + 1.					(416)

Из этого соотнош ения следует, что чем вы ш е холоди льн ы й ко эф ф и

циент, тем вы ш е и отопительны й коэф ф ициент ц и к л а .

На осущ ествление лю бого х о л од и льн ого ц и к л а р асх о д у ется п о д в о д и м ая от вн еш н его источн и ка эн ер ги я в ф орм е работы / 0. Эта работа

идет на п р и во д ком прессора, осущ ествляю щ его сж атие х л ад аген та . Вся эта работа м ож ет быть полностью п ревращ ен а в теп л о ту (н ап ри м ер, в элек трон агревателе), которую м ож но б у д ет и сп ользовать д л я обог

р ева пом ещ ен и я. П реим ущ ество теп л о во го насоса п ер ед	лю бы м и
д р у ги м и отопительны м и устрой ствам и состоит в том , что при	затр ате

одного и того ж е к о л и ч ества энергии (/0) при пом ощ и теп л о во го насоса к о б о гр еваем о м у пом ещ ению п о д во д и тся всегд а больш ее к о л и ч еств о теплоты (q 2 + /0), чем при лю бом д р у го м способе о то п л ен и я . Т ак , п ри и сп ол ьзо ван и и эл ек тр о н агр ев ател я к о л и ч ество теплоты , п о д в ед ен н о е к н агр еваем о м у тел у , р авн о /0 . Это не д о л ж н о вы зы вать у д и в л е н и я : если эл ек тр о н агр евател ь лиш ь п ревращ ает работу, то теп л о во й н’асос с

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2122 / 2422 23 24 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги

#
13.11.202325.12 Mб114Техника и технология строительства боковых стволов в нефтяных и газовых скважинах..pdf
#
12.11.20237.19 Mб4Техника разведки..pdf
#
12.11.202310.87 Mб26Техника, технология и технические средства, применяемые при реконструкции скважин строительством боковых (дополнительных) стволов..pdf
#
12.11.20238.46 Mб19Техническая диагностика остаточного ресурса и безопасности..pdf
#
12.11.20236.75 Mб38Техническая термодинамика и теплопередача..pdf
#
20.11.202314.69 Mб3Техническая термодинамика.-1.pdf
#
12.11.202318.93 Mб5Техническая термодинамика..pdf
#
12.11.20235.78 Mб5Техническая экспертиза объектов недвижимости..pdf
#
12.11.20236.43 Mб30Техническая эксплуатация систем телекоммуникаций..pdf
#
19.11.202342.59 Mб11Технические и экологические аспекты ликвидации твёрдотопливных межконтинентальных баллистических ракет..pdf
#
12.11.20238.56 Mб17Технические измерения и приборы..pdf