logo search
Лекции

13.1 Общие характеристики холодильного цикла

Холодильными установками или холодильными машинами называются устройства, предназначенные для понижения температуры тел ниже температуры окружающей среды и непрерывного поддержания заданной низкой температуры. Тепло, отнимаемое от охлаждаемого объекта, воспринимается холодильным агентом и передается им окружающей среде.

Искусственный холод находит широкое применение в народном хозяйстве на строительстве каналов и туннелей (замораживание грунта), при сжижении технически важных газов, в пищевой промышленности, при кондиционировании воздуха и т. д. В большинстве случаев производство искусственного холода основано на совершении холодильным агентом обратного цикла. Наиболее экономичным из обратных циклов является обратный цикл Карно (см. § 6.4).

T

Рисунок 13.1

s-диаграмма этого цикла представлена на рис.13.1. При изотермич еском расширении по линии 1-2 холодильный агент получает от охлаждаемого объекта тепло q2 = пл. 1-2-6-5-1 при температуре Т2. Затем холодильный агент подвергается сжатию по линии 2-3, в результате чего его температура повышается до Т1, которую имеет теплоприемник, т е. окружающая среда. Вступив в контакт с ней, холодильный агент в процессе 3-4 отдает ей тепло q1 = пл. 3-4-5-6-3, после чего он адиабатно расширяется по линии 4-1 с понижением температуры до Т2, чем цикл и завершается.

Для осуществления этого цикла необходимо затратить работу lо, измеряемую площадью, которая ограничена линией цикла 1-2-3-4-1 и равна разности работ расширения и сжатия холодильного агента. Затраченная работа превращается в тепло и передается вместе с теплом охлаждаемого объекта теплоприемнику, т. е.

.

Количество тепла, отводимое в единицу времени от охлаждаемого объекта, называется холодопроизводительностью установки. Тепло, отводимое от охлаждаемого объекта одним килограммом холодильного агента, т. е. тепло q2, называется его удельной холодопроизводительностью.

Для характеристики эффективности холодильного цикла, осуществляемого путем затраты работы, как было сказано в гл. 5, служит холодильный коэффициент ε, определяемый по формуле (5.2).

В некоторых случаях холодильная установка действует за счет затраты не механической работы, а тепла q0, расходуемого при температуре, более высокой, чем у окружающей среды. В таких случаях эффективность установки оценивается коэффициентом использования тепла ξ , равным отношению количества тепла, отнятого от охлаждаемого объекта q2 , к затраченному на это теплу q0, т.е.

. (13.1)

По виду применяемых холодильных агентов холодильные установки делятся на две группы – воздушные, в которых холодильным агентом служит воздух, и паровые, в которых в качестве холодильных агентов используются пары различных низкокипящих веществ. Паровые холодильные установки подразделяются на пapокомпрессионные, пароэжекторные и абсорбционные.