Основы рабочих процессов установок, работающих по обратным термодинамическим циклам и их классификация

Лекция № 1

Если в качестве охлаждающего тела используется природная окружающая среда (забортная вода, воздух) то охлаждение называют – естественным.

Искусственное охлаждение – процесс отвода теплоты от охлаждаемого тела до температуры значительно ниже температуры окружающей среды, требующей затрат энергии.

Существуют различные способы получения холода. Для его получения используют:

1) Фазовые превращения – плавление, сублимация (сухой лед), парообразование, растворение солей (поглощение теплоты растворения некоторых солей в воде или кислотах).

2) Расширение сжатого газа (воздуха) с получением внешней работы.

3) Дросселирование – расширение без внешней работы, что сопровождается понижением температуры (эффект Джоуля Томсона).

4) Вихревой эффект – разделение воздуха на холодный и горячий (труба Ранка).

5) Термоэлектрический эффект – эффект Пельтье. При прохождении электрического тока через цепь, составленную из разнородных полупроводников, в местах контактов (спаев) выделяется или поглощается теплота.

Основным источником искусственного холода в промышленности и на транспорте являются холодильные машины. Холодильные установки применяются почти на всех судах. Использование искусственного холода на судах связано с перевозками скоропортящихся пищевых продуктов, хранением продовольственных запасов для экипажей и пассажиров в провизионных кладовых.

Суда, предназначенные для перевозки скоропортящихся продуктов, называются – рефрижераторными.

Холодильные установки так же входят в состав судовых систем комфортного и технического кондиционирования воздуха.

Основы рабочих процессов установок, работающих по обратным термодинамическим циклам и их классификация.

Искусственное охлаждение с помощью холодильных установок и охлаждающих устройств, основано на втором законе термодинамики, согласно которому передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому телу возможна только при затрате внешней работы или другой энергии.

В холодильных установках внешняя работа затрачивается на осуществление обратного кругового термодинамического процесса (цикла) обеспечивающего перенос теплоты от охлаждаемого объекта к более теплой окружающей среде или более нагретому телу.

Круговым процессом (циклом) – называется процесс, в котором начальное и конечное состояние рабочего тела остается неизменным.

В обратных циклах, циркулирующее в холодильных машинах, рабочее тело называется холодильным агентом.

Принципиальная схема холодильной машины (рис 1)

Охлаждаемый объект (3) имеет температуру Тохл. более низкую, чем окружающая среда (1) с температурой Токр. Холодильный агент (2) способен изменять свою температуру при изменении давления. Предварительно сжатый холодильный агент расширяется до давления, при котором его температура становится ниже Тохл. В результате естественного самопроизвольного процесса хладагент отбирает от охлаждаемого объекта теплоту в количестве (qo). Затем хладагент сжимается при этом затрачивается внешняя энергия (qвэ). Температура хладагента становится выше температуры окружающей среды. В этом случае окружающая среда отбирает от хладагента теплоту в количестве:

(1)

Непрерывно повторяющиеся процессы (теплообмен, сжатие, теплообмен, расширение), в результате которых переносится теплота от охлаждаемого объекта в окружающую среду называют – обратным или холодильным циклом. При этом хладагент может изменять свое не только тепловое, но и агрегатное состояние.

По обратным круговым циклам работают:

холодильные машины – предназначенные для производства искусственного холода, то есть отвода теплоты от охлаждаемых объектов и передачи её в окружающую среду.

тепловые насосы – предназначенные для производства теплоты, то есть отвод теплоты от окружающей среды и передача ее к нагреваемым объектам (телам с более высокой температурой). Можно отапливать помещения.

теплофикационные холодильные машины – предназначенные для одновременного производства холода и теплоты. Совмещают функции холодильных машин и тепловых насосов.

Все эти машины аналогичны по принципу действия и устройству и различаются по назначению и режиму температур, в котором они функционируют (рис 2).

Рис.2 Принципиальные схемы осуществления обратных циклов: а) – холодильной машины; б) – теплового насоса; в) – теплофикационной (комбинированной) машины.

Поиск по сайту: