Схемы, циклы и расчет циклов одноступенчатых холодильных машин

Схемы и циклы одноступенчатых паровых компрессионных холодильных машин.

Схема и цикл с расширением и сжатием в области влажного пара.

Рисунок 5.1.Схема и цикл одноступенчатой холодильной машины с сжатием и расширением в области влажного пара.(цикл Карно)

Цикл осуществляется в ХМ, состоящей из КМ, КД, Д и И (см.рисунок 5.1.). Влажный пар х.а. т.1 выходит из И и поступает на всасывание в КМ. В КМ влажный пар адиабатически сжимается при S=const в процессе 1 – 2 от Р_о до Р_к. Причем точка 2, характеризующая состояние х.а. в конце сжатия, лежит на правой пограничной кривой. Для осуществления процесса сжатия затрачивается l_сж. После КМ сжатый насыщенный пар направляется в КД, где конденсируется Т_к =const и Р_к =const в процессе 2 – 3 за счет теплообмена с внешней охлаждающей средой (водой или воздухом). При этом от х.а. отводится теплота конденсации q_к. В процессе конденсации образуется насыщенная жидкость, которая затем поступает в Д. В Д х.а. адиабатически расширяется в процессе 3 - 4 от Р_к до Р_о при S=const с совершением полезной работы расширения l_р. После Д х.а. направляется в И, где жидкость кипит (испаряется) при Т_О =const и Р_о =const в процессе 4 - 1, отнимая теплоту q_о от охлаждаемой среды. Образовавшийся при кипении влажный пар всасывается КМ и цикл повторяется вновь.

Удельная хол-ность цикла или количество теплоты, подведенной к 1 кг х.а. в И q_о в S - T-диаграмме: q_o = Пл.14аб1 = h₁ – h₄.

Удельная теплота конденсации q_к в S - T- диаграмме:

q_к= Пл.23аб2 = h₂ – h₃.

Удельная работа цикла l_ц находится из теплового баланса холодильной машины:

q_к = l_ц + q_о

Отсюда получем:

l_ц = q_к – q_о= Пл.23аб2 – Пл.14аб1 = Пл.12341.

Таким образом, удельная работа цикла равна разности теплоты, подведенной в КД и теплоты, отведенной в И и в S - T- диаграмме эквивалентна площади самого цикла 12341.

С другой стороны с учетом энтальпий холодильного агента

l_ц = q_к – q_о = (h₂ – h₃) – (h₁ – h₄= (h₂ – h₁) – (h₃ – h₄) = l_сж - l_р,),

где l_сж = (h2 – h1) – удельная работа сжатия, т.е. работа, затраченная на сжатие 1 кг пара х.а. в процессе 1-2, Дж/кг; l_р = (h3 – h4) – удельная работа расширения, т.е. полезная работа, полученная в детандере одним кг х.а. в процессе 3-4, Дж/кг.

Термодинамическая эффективность цикла находится как отношение удельной холодопроизводительности к затраченной работе цикла:

.

Данный цикл можно рассматривать как теоретический цикл Карно при условии, что температура конденсации T_к =T_ос, а температура кипения холодильного агента в И будет равна температуре охлаждаемой среды (источника низкой температуры) Т_инт. При этом все процессы цикла будут обратимыми, а работа цикла будет минимальной l_min.

Термодинамическая эффективность цикла Карно оценивается теоретическим холодильным коэффициентом. который является самым высоким из всех обратных термодинамических циклов при одинаковой разнице температур (Т_ос – Т_инт).

Поиск по сайту: