- •8. Вологі гази і повітря
- •Контрольні запитання
- •9. Цикли теплових двигунів
- •9.1. Цикли поршневих двигунів внутрішнього згорання (двз)
- •Термічний коефіцієнт корисної дії циклу
- •9.2. Цикли холодильних машин
- •9.2.1. Цикл парової компресорної холодильної машини
- •9.2.2. Цикл газової холодильної машини
- •9.2.3. Цикл абсорбційної холодильної машини
- •9.2.4. Цикл теплової помпи
- •Контрольні запитання
- •10. Цикли паросилових установок
- •10.1. Термодинамічні основи теплофікації
- •10.2. Когенераційний бінарний цикл
- •Контрольні запитання
- •Розв’язання
- •11. Завдання на контрольну роботу. Тести для контролю знань
- •Задача №2
- •Задача №8
- •Література
9.2. Цикли холодильних машин
Холодильні машини призначені для штучного охолодження приміщень і різних тіл нижче від температури навколишнього середовища. Здійснення такого процесу можливе тільки за умови зворотного теплового циклу й підведення до нього ззовні роботи. Робота стискування у такому циклі більша за роботу розширення за рахунок підведеної роботи, а теплота передається від холодного джерела теплоти до гарячого.
Основні показники роботи холодильної машини:
lз − зовнішня робота, що підводиться до циклу і віднесена до 1кг р.т.(кДж/кг)
lз = q1 – q2; (117)
q1 – теплота, яка передається гарячому джерелу теплоти (в навколишнє середовище) при температурі Т1 на 1 кг р.т., кДж/кг;
q2 – теплота, що відбирається від холодного джерела теплоти (питома холодопродуктивність) при температурі Т2 на 1 кг р.т., кДж/кг;
– холодильний коефіцієнт – характеристика економічності холодильної
машини (ХМ), відношення теплоти, відведеної від холодного тіла, до витраченої при цьому роботи
; (118)
Q2, або Nx (холодопродуктивність, або холодильна потужність ХМ ), − кількість теплоти, що відводиться від охолоджуваного об‘єкта (холодного джерела теплоти) за одиницю часу
Q2 = Nx = q2·m, кВт, (119)
де m – секундні масові витрати холодоагента – робочого тіла холодильної машини, кг/с.
Цикл ідеальної холодильної машини здійснюється за зворотним циклом Карно, в якому підведення (процес 3 – 4) і відведення (процес 2 – 1) теплоти до робочого тіла проходить по ізотермах, а стискування (процес 3 – 2) і охолодження (процес 1 – 2) – по адіабатах.
Зворотний цикл Карно проходить аналогічно прямому циклові, показаному на рис.1, але у зворотному напрямку.
Ідеальний цикл Карно холодильної машини можливо здійснити теоретично за таких умов:
Компресор без утрат енергії, в якому адіабатно (без теплообміну з навколишнім середовищем) стискується вологий пар. Зовнішня робота, що підводиться, витрачається виключно на зміну внутрішньої енергії робочого тіла. У процесі стискування рідка фаза вологого пару випаровується й утворю-
ється суха насичена пара. У реальних умовах стискування проходить при n ≠ k, а наявність рідкої фази у компресорі приводить до гідравлічних ударів.
Конденсатор нескінченної поверхні, в якому пара перетворюється в рідку фазу при температурі навколишнього середовища. У реальних умовах температура конденсації на 5 – 15 0С вища за температуру навколишнього середовища і становить приблизно 45 0С, поверхня конденсатора визначається розрахунком, має певну кінцеву величину та обмежена економічними міркуваннями.
Дросельний вентиль без утрат, у якому РТ адіабатно розширюється. Реально в дроселі виділяється теплота тертя, частина РТ випаровується, ентропія в процесі дроселювання збільшується, інтегральний дросель - ефект падає. Внаслідок цього холодопродуктивність ХМ зменшується. Реальний процес протікає не за адіабатою, а за ізоентальпією і1 ≈ і2 = const.
Випаровувач нескінченної поверхні, в якому вся рідка фаза перетворюється в парову при температурі охолоджуваного тіла (холодного джерела). Реально випаровувач має певну поверхню.
Усі процеси зворотні, а в цілому для циклу . Реальні процеси не зворотні, а.
За принципом роботи холодильні машини поділяються на парові, газові і термоелектричні, за способом підведення зовнішньої роботи – на компресорні, струминні, термоелектричні та абсорбційні, а за холодоагентом – на аміачні, фреонові, газові й т.д.