Обратные тепловые циклы и процессы. Циклы воздушной, парокомпрессионной, термоэлектрической и пароэжекторной холодильных установок. Понятие о цикле абсорбционной холодильной установки. Принцип работы теплового насоса. Основные методы сжижения газов.
Аннотация к работе
Холодильная техника - это научная дисциплина и отрасль техники, охватывающая методы получения и использования низких температур (холода) для производства и хранения пищевых продуктов. Использование холодильной техники позволяет сохранять свойства пищевых продуктов, а также получать пищевые продукты с новыми свойствами.Условимся в дальнейшем при анализе холодильных циклов применять те же обозначения, что и для тепловых двигателей; теплоту, отбираемую из холодного источника, будем обозначать Q2 , теплоту, отдаваемую горячему источника, будем обозначать Q1, а работу, подводимую в цикле, Lц (соответственно на 1кг рабочего тела q2, q1 и lц) Очевидно, что т.е. горячему источнику в обратном процессе передается теплота, равная сумме теплоты q2, отбираемой из холодного источника, и теплоты, эквивалентной подводимой в цикле работе lц. Если между двумя источниками теплоты - горячим и холодным - одновременно одна машина осуществляет прямой цикл, а другая - обратный, то в том случае, если все процессы в обеих машинах происходят обратимо, работа Lц, производимая в прямом цикле при переходе теплоты из горячего источника к холодному, будет равна работе, затрачиваемой в обратном цикле для осуществления процесса переноса теплоты из холодного источника к горячему. Если же процессы в этих машинах сопровождаются необратимыми потерями, то работа, производимая в прямом цикле при отборе из горячего источника теплоты q1, будет меньше работы, которую необходимо затратить в обратном цикле для того, чтобы передать такое же количество теплоты q1 горячему источнику. Подобно теплосиловой установке холодильная установка включает в себя устройство для сжатия рабочего тела (компрессор или насос) и устройство, в котором происходит расширение рабочего тела (рабочие тела холодильных установок называют хладагентами); расширение рабочего тела может происходить с совершением полезной работы (в поршневой машине или турбомашине) и без совершения ее, т.е. принципиально необратимо (посредством дросселирования)1).Воздух, охлажденный в результате процесса адиабатного расширения в детандере от температуры Т1 до температуры Т2, поступает в охлаждаемый объем 2, из которого он отбирает теплоту. Следовательно, работа lц, затрачиваемая в цикле воздушной холодильной установки, изображается площадью 1-2-3-4-1.Процесс в компрессоре может осуществляться либо по адиабате, либо по изотерме, либо по политропе с показателем 1 <n <k. В Т, s-диаграмме на рис.13.6 теплота q2, отводимая из охлаждаемого объема, изображается площадью а-2-3-b-а; работа, затрачиваемая в цикле lц, - площадью 1-2-3-4-1 и теплота, отдаваемая охладителю, q1 - площадью 1-a-b-4-1. Теплота q2, отбираемая воздухом из охлаждаемого объема (холодного источника) в изобарном процессе 2-3, равна а теплота q1, отдаваемая воздухом охлаждающей воде в охладителе (горячему источнику) в изобарном процессе 4-1, равна: Считая воздух идеальным газом с постоянной теплоемкостью, получаем из (13.9) и (13.10): Подставляя эти значения q2 и q1 в уравнение (13.2а), получаем следующее выражение для холодильного коэффициента цикла воздушной холодильной установки: или, то же самое, В соответствии с уравнением (7.61) имеем для адиабатного процесса 3-4: и аналогично для адиабатного процесса 1-2 Как видно из этой диаграммы, в цикле воздушной холодильной установки отбирается меньше теплоты, чем в обратном цикле Карно (соответственно площади а-2-3-b-а и a-2k-3-b-a на рис.13.7), а работа, затрачиваемая в цикле воздушной холодильной установки (площадь 1-2-3-4-1), больше, чем в обратном цикле Карно (площадь 1-2k-3-3k-1).Схема холодильной установки, осуществляющей цикл с влажным паром, представлена на рис.13.9, а цикл в Т, s-диаграмме изображен на рис.13.10. Жидкость при давлении р1 и температуре Т1 (точка 1 на T, s-диаграмме, см.рис.13.10) направляется в дроссельный (или, как иногда говорят, редукционный) вентиль 1 (см. рис.13.9), где она дросселируется до давления р2. Теплота, подводимая к хладагенту в охлаждаемом объеме, равна: Подставляя эти значения lц и q2 в уравнение (13.2), получаем следующее выражение для холодильного коэффициента парокомпрессионного цикла: Как показывают расчеты, значение ? цикла парокомпрессионной холодильной установки отличается от ? холодильного цикла Карно значительно меньше, чем ? цикла воздушной холодильной установки (численный пример приведен ниже). Основные требования, предъявляемые к хладагентам парокомпрессионных установок, сводятся к тому, чтобы, во-первых, тот интервал температур, в котором осуществляется цикл (т.е. между T1 и Т2, см. рис.13.10), лежал между критической и тройной точками этого вещества (т.е. чтобы в этом интервале температур мог существовать влажный пар); во-вторых, нужно, чтобы в этом интервале температур давление насыщенных паров хладагента было, с одной стороны, не слишком низким (это потребовало бы применения глубокого вакуума в установке и тем самым существенно усложнило бы ее), а с другой стороны, не слишком высоким (это тоже привело бы к усложнению установки).
План
Содержание
1. Введение
2. ХОЛОДИЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ
2.1 Обратные тепловые циклы и процессы. Холодильные установки
2.2 Цикл воздушной холодильной установки
2.3 Цикл парокомпрессионной холодильной установки
2.4 Цикл пароэжекторной холодильной установки
2.5 Понятие о цикле абсорбционной холодильной установки