Методические указания к решению задач. Задача № 1. Газовые холодильные машины применяются для получения низкотемпературного холода (t < -127 0C)

Задача № 1. Газовые холодильные машины применяются для получения низкотемпературного холода (t < -127 ⁰C). Хладоагент (ХА) - газ, например воздух.

Цикл газовой холодильной машины состоит из четырех процессов: двух адиабатных (сжатие и расширение ХА) и двух изобарных (подвод тепла к ХА и отвод тепла от него).

Температуры в точках 2 и 4 рассчитываются по связи параметров р и Т в обратимом адиабатном процессе:

.

Для воздуха при постоянной теплоемкости показатель адиабаты к = 1,4.

Работа, затрачиваемая на компрессор, – это внешняя работа обратимого адиабатного процесса сжатия воздуха (в р-υ- диаграмме характеризуется площадью а -1-2- b)

.

Теплоемкость воздуха

.

Работа, получаемая в детандере, – это работа адиабатного процесса расширения воздуха (3-4), частично компенсирует затрату работы на компрессор и характеризуется в р-υ - диаграмме площадью а -4-3- b:

Затрачиваемая работа в цикле – разность работ компрессора и детандера

характеризуется в р-υ - диаграмме площадью цикла 1-2-3-4.

Удельная холодопроизводительность обратимого цикла – это теплота, подводимая к ХА в холодильной камере в процессе 4-1

,

в T-s-диаграмме характеризуется площадью d-1-4-c.

Теплота, передаваемая от ХА в окружающую среду,

характеризуется в T-s-диаграмме площадью d-2-3-c.

Разность

– это площадь цикла 1-2-3-4 в T-s-диаграмме, равная работе цикла.

Далее рассчитывают холодильный коэффициент обратимого цикла (e), холодильный коэффициент цикла Карно (e_к), эксергетический КПД обратимого цикла при условии, что Т_х = Т₁, Т_ос = Т₃, хотя в действительности Т_х> T₁, Т_ос < T₃ за счет наличия разности температур между телами в процессе теплообмена.

При анализе полученных результатов расчета следует сравнить удельные холодопроизводительности и затрату работы в цикле 1-2-3-4 и цикле Карно 1-n-3-m (сопоставить соответствующие площади в T-s-диаграмме) и сделать обоснованный вывод относительно термодинамического совершенства циклов газовых холодильных машин.

Задача № 2. Парокомпрессионные холодильные установки применяются для получения умеренного холода при температурах -127 ⁰С < t < 0 ⁰C. Хладоагентами в них являются пары низкокипящих жидкостей (аммиака, фреонов).

Цикл, осуществляемый в парокомпрессионных холодильных установках, состоит из 4^х процессов: адиабатного сжатия паров ХА в компрессоре, изобарного процесса отвода тепла в окружающую среду, дросселирования ХА в дроссельном вентиле, изобарного процесса подвода тепла к ХА в испарителе.

Отвод тепла от ХА в окружающую среду осуществляется в конденсаторе, охлаждаемом водой, подвод тепла к хладоагенту в испарителе – за счет охлаждения хладоносителя (жидкости, не замерзающей при низких температурах, используемой для транспортировки холода).

В отличие от газовой холодильной машины, где для снижения температуры ХА применяется адиабатное расширение его в детандере, в парокомпрессионных холодильных установках детандер заменен дроссельным вентилем. Это существенно уменьшает габариты установки, делает ее более компактной.

В задаче № 2 предлагается рассчитать обратимый цикл парокомпрессионной холодильной установки, осуществляемый в области насыщения.

Поиск по сайту: