Циклы холодильных машин и тепловых насосов

Холодильные установки служат для поддержания в каком-либо теле температуры более низкой, по сравнению с температурой окружающей среды. Для этого необходимо отнимать тепло от тела, имеющего более низкую температуру и передавать его в окружающую среду с более высокой температурой. Теоретическим циклом холодильных машин является обратный цикл Карно. В реальных условиях из-за трудностей, связанных с осуществлением цикла Карно его не применяют. Наибольшее распространение получили паровые компрессионные установки. Осуществление цикла в них обеспечивается за счет траты работы внешнего источника. В качестве холодильного агента применяют жидкости, кипящие при низких температурах. аммиак и фреон.

Компрессор 1 засасывает пары холодного агента из испарителя 4, сжимает их адиабатически (1-2) и подает эти пары в конденсатор 2. В конденсаторе пары конденсируются в жидкость, передавая тепло охлаждающей воде (2-3). Из конденсатора жидкость попадает в дроссельный клапан 3, в котором происходит понижение давления и температуры и частичное испарение жидкости. Этот процесс необратимый, на диаграмме изображен условно (3-4). Затем холодильный агент поступает в испаритель 4 (холодильную камеру), где испаряется при постоянном давлении (4-1), отнимая от охлаждаемого помещения тепло q2. Это тепло потом передается охлаждающей воде в конденсаторе. Степень работы холодильной установки оценивается холодильным коэффициентом . Отношение количества отснятого тепла к затраченной в цикле работе. Холодильный коэффициент увеличивается с повышением температуры To источника низшей температуры и с понижением температуры T1 источника высшей температуры.

Тепловой насос можно использовать для отопления зданий. В основе его работы заложен принцип использования тепла источников с низкой температурой, например холодного воздуха или воды в водоемах. Если испаритель будет омываться водой, имеющей низкую температуру, то рабочее тело испаряясь будет отнимать тепло q2 от этой воды (холодного источника). При сжатии в компрессоре температура паров фреона возрастет с Т0 до Т1. В конденсаторе при этой температуре T1 пары фреона будут конденсироваться, отдавая охлаждающей воде тепло, используемое потом на отопление. Отопительный коэффициент равен отношению тепла, отданного в отопительную систему к затраченной работе

Тепловые насосы более экономичны, чем тепловые установки с электрическим обогревом.

Циклы ядерных энергетических установок

Ядерные электроустановки появились в 1954 году. U235, Pu239. 80% энергии – тепловая, остальное жесткие излучения. . Энергия ядерных реакций измеряется в Эв. Ядерные установки работают с различными ядерными реакторами. РБМК –реактор большой мощности канальный –не выпускается. ВВЭР––водоводяные энергетические реакторы корпусного типа. РБН – реакторы на быстрых нейтронах. Может осуществляться переработка урановой руды в плутоний 239.

ТВЭЛ тепловыделяющий элемент. БЗ биологическая защита из бария.

a-b, c-d процессы подсушки пара, осуществляются во внутренних встроенных сепарационных устройствах. Необходимо для увеличения сухости пара. Существуют ядерные установки, работающие на перегретом паре. Перегрев может быть как ядерным, так и топливным. Особенности: Возможность регулирования тепловой мощности в широких пределах. Зависимость электрической мощности от температуры ТВЭЛОВ.

. с ростом T1 растет кпд, но падает теплота реактора.