Министерство образования и науки Российской Федерации

Магнитогорский государственный технический университет

им. Г.И.Носова

Кафедра химической технологии неметаллических материалов

и физической химии

Определение холодильного коэффициента паровой компрессионной холодильной установки

Методические указания к лабораторной работе по курсу

«Техническая термодинамика и теплотехника» для студентов всех форм обучения специальностей 240403 и 240404 и «Техническая термодинамика и энерготехнология» для специальности 200503.

Магнитогорск

2007

Составитель В. В. Вейнский, А.В.Горохов

Определение холодильного коэффициента паровой компрессионной холодильной установки: Методические указания к лабораторной работе по курсу «Техническая термодинамика и теплотехника» для студентов всех форм обучения специальностей 240403 и 240404 и «Техническая термодинамика и энерготехнология» для специальности 200503. Магнитогорск: МГТУ, 2007. 9 с.

© Вейнский В. В.,

Горохов А.В.

Цель работы: 1. Ознакомиться с циклом работы паровой компрессионной холодильной установки.

2. Определить холодильный коэффициент паровой компрессионной холодильной установки на примере бытового холодильника.

1. Теоретическое введение

Тепловые машины, предназначенные для понижения температуры тел ниже температуры окружающей среды и непрерывного поддержания этой температуры, называются холодильными установками. Эти же тепловые машины, предназначенные для повышения температурного уровня окружающей среды, называются трансформаторами теплоты или тепловыми насосами.

В зависимости от температуры, которая должна быть достигнута при охлаждении, различают холодильные установки умеренного холода (до – 70 ⁰С) и установки глубокого холода (до - 200 ⁰С и ниже). Последние обычно используются для сжижения воздуха и других газов.

По характеру рабочего тела (хладагента) холодильные установки подразделяются на воздушные и паровые. В паровых установках хладагентом служат пары различных низкокипящих веществ (аммиака, фреона).

Установки, в которых энергия для получения холода затрачивается в виде механической работы на привод компрессора, называются компрессионными, а установки, в которых энергия затрачивается в виде теплоты на термохимическую компрессию, - абсорбционными.

Эффективность работы холодильной установки оценивается холодильным коэффициентом, определяемым как отношение количества теплоты, отнятой за цикл в холодильной камере к затраченной в цикле работе:

ε = q₂/l_ц = q₂/(q₁ – q₂),

где q₂ - количество теплоты, отнятой за цикл в холодильной камере, Дж;

q₁ - количество теплоты, отнятой водой или воздухом за цикл в охладителе хладагента, Дж.

Холодильные установки работают по обратным круговым процессам и циклам. В заданном температурном интервале теоретически наиболее выгодным циклом холодильной установки является обратный цикл Карно. Для обратного цикла Карно холодильный коэффициент может быть выражен через температуру.

ε_Карно = 1/(Т₁/T₂ – 1).

Увеличение эффективности холодильных установок связано с понижением температуры окружающей среды Т₁ и с повышением температуры охлаждаемого помещения Т₂, т.е. с уменьшением температурного интервала (Т₁ – Т₂) затрачиваемая работа уменьшается. Однако из-за конструктивных трудностей и больших потерь на трение обратный цикл Карно неосуществим. Он является некоторым эталоном, с которым сравнивают эффективность других циклов действительных холодильных установок.

В промышленности холод впервые был получен с помощью воздушных компрессионных холодильных установок, но в настоящее время они применяются редко из-за низкой эффективности и громоздкости.