Термодинамічні основи роботи холодильних установок

Термодинамічний принцип машинного охолодження полягає в тому, що завдяки затраті зовнішньої механічної енергії (у повітряно-холодильних і парових компресорних установках) або завдяки затратам зовнішньої теплової енергії (в аб­сорбційних і пароежекторних установках) холодильний агент (безпо­середньо або через проміжний агент-розсіл) безперервно відводить тепло з холодильної камери і цим підтримує в ній температуру, нижчу за температуру навколишнього середовища.

Ідеальний цикл холодильних машин. Розглянемо ідеальний цикл парової компресорної установки як найбільш поширеної холодильної машини неглибокого холоду. На pV- і Ts-діаграми де 5 1 — адіабатний стиск пари холодильного агента в компресорі; 12 3— ізо­бара (р =const) конденсації пари холодильного агента в конденса­торі, ділянка якої 23 є одночасно й ізотермою з температурою наси­чення Т_к; 34 дроселювання (мяття) сконденсованої пари холодиль­ного агента в дросельному (редукційному) вентилі. Як відомо, процес дроселювання відбувається при незмінній ентальпії (ізоентальпійний), Тобто і₄ = і₃= const; 4 5 — ізобара (р₂ = cоnst) нагрівання холо­дильного агента, завдяки кипінню якого знижується температура у випарнику або в холодильній камері (при роботі відповідно без проміжного ообочого тіла — розсолу, або з розсолом).

Холодопродуктивність і холодильний коефіцієнт. На стиск у кон­денсаторі кожного кілограма пари холодильного агента затрачається робота, що дорівнює різниці ентальпій пари на виході з компресора і на вході в нього: lк = i₁ — i₅ [кДж/кг]. Ця робота на Ts-діаграмі зображується площею 12 3651.

На виході з випарника чи холодильної камери кожний кілограм пари холодильного агента виносить з собою тепло q₂ = i₅—i₄ [кДж/кг], що на Ts-діаграмі зображується площею 4 5 87 4.

Величину q₂ (тепло, винесене 1 кг холодильного агента за один цикл) називають холодильним ефектом агента. З холодильним ефектом тісно пов'язане поняття холодопродуктивності, під яким розуміють кількість тепла, що його відбирає установка за годину. Як видно, холодопродуктивність Q дорівнює добутку тепла q₂ (від­няте тепло) на масу т_вип (кг) холодильного агента, що міститься у випарнику, і на число циклів К за годину.

(23.3)

Внаслідок здійснення зворотного циклу холодильної установки кожний кілограм холодильного агенту виносить з випарника або холодильної камери тепло q₂, але для цього доводиться затрачати зовнішню роботу l_к для приведення в дію компресора. Щоб досягти більшої ефективності циклу, треба забезпечити найбільше відведення тепла q₂ при мінімальній затраті зовнішньої роботи l_к.

Термодинамічна досконалість циклу холодильної установки оці­нюється холодильним коефіцієнтом ε_x, який є відношенням кількості віднятого тепла q₂ до затраченої в циклі роботи l_к.

Величина холодильного коефіцієнта залежить від граничних температур циклу і властивостей холодильного агента.

Холодильний коефіцієнт збільшується з підвищенням необхідної температури в холодильній камері і при зменшенні температури охолодного середовища в конденсаторі.

Поиск по сайту: