
- •Содержание
- •Введение
- •Часть I. Примеры решения задач по термодинамике
- •1. Система единиц измерения
- •Уравнение состояния идеального газа
- •Теплоемкость
- •4. Термодинамические процессы изменения состояния идеального газа
- •Теплота, работа, внутренняя энергия, энтальпия, I закон термодинамики
- •6. Энтропия, II закон термодинамики, цикл карно
- •Истечение газов и паров из резервуара
- •8. Смеси идеальных газов
- •9. Водяной пар, процессы, таблицы свойств воды, влажного и перегретого пара, диаграмма
- •10. Сжатие газа в компрессоре
- •11. Расширение газа в турбине
- •12. Дросселирование газов и паров
- •13. Паросиловой цикл ренкина
- •14. Эксергия, эксергетический анализ, эксергетический кпд
- •15. Влажный воздух
- •16. Холодильные машины
- •17. Циклы тепловых двигателей
- •Часть II. Задачи для самостоятельного решения
- •Литература
- •Березин Сергей Романович практикум по термодинамике учебное пособие
- •4 50000, Уфа-центр, ул.К.Маркса, 12
16. Холодильные машины
Холодильный цикл
в координатах
и
осуществляется против часовой стрелки.
Эффективность цикла характеризуется
величиной холодильного коэффициента:
,
где
– полезная теплота, отбираемая в рефрижераторе от охлаждаемых тел;
– работа, подведенная в цикле;
– теплота, отдаваемая горячему источнику или окружающей среде. В формуле для холодильного коэффициента теплота и работа принимаются по модулю (без учета знаков).
Холодопроизводительность цикла определяется как
.
На рисунке 15 изображена схема и диаграмма воздушной холодильной машины (ВХМ).
Рис. 15.
Задача 16.1.
Холодопроизводительность
воздушной холодильной машины
.
Температура охлаждаемого помещения
,
температура окружающей среды
.
Давление воздуха после компрессора
.
Найти мощность двигателя
,
расход воздуха
,
холодильный коэффициент
,
количество теплоты, отданное в окружающую
среду
.
Потерями в компрессоре и в турбине
пренебречь, считать воздух идеальным
газом с
.
Решение.
;
.
Учитывая, что процессы 1-2 и 34 адиабатные (изоэнтропные), тогда
;
.
Расход воздуха:
.
Мощность, требуемая для осуществления цикла, равна разности мощностей компрессора и турбины.
Знак «-» означает, что работа компрессора больше, чем работа турбины.
Тепловая мощность, отдаваемая в окружающую среду:
.
Холодильный коэффициент:
.
Задача 16.2.
ВХМ производит
лед при температуре
из воды с температурой
.
На входе в компрессор
,
(рис. 15) давление за компрессором
.
После компрессора воздух охлаждается
до
.
Объемный расход воздуха
при НФУ. Найти холодильный коэффициент
,
мощность компрессора
и количество получаемого в час льда.
Воздух считать идеальным газом с
.
Решение. Для процесса адиабатического сжатия 1-2 и для адиабатического расширения 3-4 имеем:
;
.
Чтобы превратить
1 кг
воды с
в лед с
необходимо отнять теплоту, затраченную
на:
1. Охлаждение воды
от
до
.
2. Теплота плавления
льда
.
3. Теплота охлаждения
льда от
до
.
Общее количество теплоты:
.
Плотность воздуха при НФУ:
.
Массовый расход воздуха:
.
Холодопроизводительность воздуха:
.
Количество льда:
.
Теплота, отдаваемая в окружающую среду:
;
.
Работа цикла:
.
Мощность цикла:
.
Холодильный коэффициент:
.
Задача 16.3.
Компрессор
аммиачной холодильной установки имеет
теоретическую мощность 40 кВт. Из
компрессора сухой насыщенный пар аммиака
при
направляется в конденсатор, после
которого жидкость расширяется в
дроссельном вентиле. Температура
испарения аммиака в рефрижераторе
.
Найти холодопроизводительность установки
и холодильный коэффициент.
Решение. По
таблице «Термодинамические свойства
аммиака на линиях кипения и конденсации»
[3] находим параметры в т.3,
2 для
и для т. 5, 6 для
.
Рис. 16.
.
Интерполяцией на
изобаре-изотерме 5-6 находим энтальпию
в т.1, учитывая, что
.
.
Мощность компрессора:
,
откуда
.
При дросселировании
,
поэтому
.
Холодопроизводительность установки
.
Холодильный коэффициент:
.