Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 50 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

На рис. 1.83 показана p–v диаграмма цикла, наглядно демонстрирующая последовательность совершаемых там
термодинамических процессов. Здесь 1–2 – сжатие воздуха в компрессоре (применяются как турбокомпрессоры, так и
поршневые машины), 2–3 – отвод тела в холодильнике, 3–4 – расширение в детандере (они тоже могут быть как поршневыми,
так и турбодетандерами, совершаемая здесь работа расширения частично компенсирует работу на привод компрессора) и,
наконец, процесс 4–1 – это подвод тепла в рефрижераторе, нахолаживание охлаждаемого помещения.
Основными характеристиками воздушной холодильной машин наряду с параметрами первой точки
р
1
и Т
1
,
показателями политроп
n
1
и n
2
являются еще и степень повышения давления в компрессоре β = р
2
/ р
1
и степень
расширения газа в детандере
ρ = v
4
/ v
3
, а также температура газа на выходе из холодильника Т
3
. Расчет параметров
характерных точек цикла не представляет тогда затруднений
1
1
1
p
RT
v =
, p
2
= β p
1
,
1
)/( nn
TT
1
12
1
−
β= ,
2
2
2
p
RT
v =
, p
3
= p
2
,
3
3
3
p
RT
v =
,
p
4
= p
1
, v
4
= ρv
3
,
R
vp
T
44
4
= ,
при этом значение показателя политропы n
2
рассчитывается по формуле
ρ
β
= ln
2
n
.
По известным формулам для политропных и изобарных процессов рассчитываются
теплота и работа за каждый процесс, и далее величина холодильного коэффициента
)()(
14433221
1443
12
1
21
1
ц
1
−−−−
−−
+−+
+
=
−
=
−
==ε
qqqq
qq
qq
q
qq
q
l
q
.
Для идеализированного цикла q
1-2
и q
3-4
равны нулю, и, считая воздух идеальным газом
с постоянной теплоемкостью, находим
1
1
1
1
1
11
141
232
41
32
1
2
1221
1
−
−
−
=
−
−
−
=
−
=
−
=
−
=ε
)/(1
)/(1
)(
)(
TTT
TTT
TTc
TTc
q
q
qqqq
q
pm
pm
. (1.58)
Для адиабатных процессов 1–2 и 3–4 можно записать
kk
T
T
/)(1
1
2
−
β=
и
kk
T
T
/)(1
4
3
−
β= ,
откуда следует, что
4
3
1
2
T
T
T
T
=
или
2
3
1
4
T
T
T
T
=
.
Возвращаясь теперь к формуле (1.58), после сокращения находим
1
1
12
−
=ε
TT
или
1
1
43
−
=ε
TT
,
откуда следует вывод: эффективность воздушной холодильной машины тем выше,
чем ближе процессы в компрессоре и детандере к изотермическим (при Т
2
= Т
1
ε →
∞).
Количество тепла, забираемого из охлаждаемого помещения за цикл одним кг воздуха называют удельной
хладопроизводительностью, численно она равна величине q
1
. Если в машине циркулирует m килограмм воздуха и она
совершает z циклов в секунду, то полная хладопроизводительность (в Дж/с) будет
Q = q
1
mz.
Мощность (в кВт), необходимая для работы воздушной холодильной машины, найдется с учетом величины ε
N = Q / (1000⋅ε).
1.7.8 Цикл парокомпрессорной холодильной машины
В
парокомперссорных холодильных установках в качестве рабочего тела используют хладоагенты, имеющие при сравнительно
невысоких давлениях достаточно низкую температуру кипения и значительный положительный дроссель-эффект. В
основном это фторхлорпроизводные углеводородов (фреоны, хладоны), аммиак, углекислота, хлористый метил.
Принципиальная схема такой установки приведена на рис. 1.84.
Работа холодильной машины осуществляется следующим образом. В компрессоре 4 насыщенный или перегретый пар
хладоносителя сжимается от давления р
1
до давления р
2
. Процесс сжатия близок к адиабатному, поэтому температура пара в
результате сжатия увеличивается от t
1
до t
2
, превышающей температуру окружающей среды. Сжатый и нагретый пар по
трубке 3 направляется в специальный теплообменник (его называют конденсатором 2), где при р = const от него отводится
тепло в окружающую среду. При этом пар сначала охлаждается до температуры насыщения t
н
при давлении р
2
, затем
конденсируется, и далее переохлаждается до температуры t
3
< t
н
. Далее жидкость направляется в дроссельное устройство 1
(отрезок капиллярной трубки, дроссельный вентиль или дроссельная шайба), проходя через которое жидкость
дросселируется до давления р
1
. При дросселировании происходит частичное испарение хладоагента, температура его резко
понижается до t
4
и образовавшийся очень влажный пар (x = 0,2) направляется в другой теплообменник 6, расположенный в
1
p
v
2
4
n
1
n
2
p
p
2
1
=β
v
v
4
3
=ρ
3
q
2-3
q
4-1
•
••
•
Рис. 1.83 р–v диаграмма
цикла воздушной
холодильной
машины
q
1
q
2
1
2
3
4
5
6
7
Рис. 1.84 Схема
парокомпрессорной
холодильной машины

Страницы