Цикл дійсної компресійної холодильної машини

Цикл ідеальної компресійної холодильної машини

Завданням холодильної машини є відібрання теплоти у тіл, температура яких нижче температури навколишнього середовища.

Для переходу теплоти від тіла з меншою температурою до тіла, температура якого вище, холодильна машина повинна отримувати механічну енергію від зовнішнього джерела. Найменша витрата досягається з використанням теоретичного циклу ідеальної холодильної компресійної машини, відповідному зворотному циклу Карно (здійснюваного проти годинникової стрілки).

В ідеальній компресійної машині пари холодоагента засмоктуються в компресор 1, стискаються до тиску скраплення і надходять в конденсатор 4. Цей процес адіабатичного стиснення на діаграмі Г -5 зображений адіабати 1-2. Конденсація парів йде ізотермічно (горизонтальна лінія 2-3). Рідкий холодоагент з конденсатора надходить в розширювальний циліндр (детандер З на рис. 1.1), де адіабатично розширюється (адіабата 3-4) до тиску і температури випаровування, і направляється у випарник 2

Для ідеального циклу холодильний коефіцієнт не залежить від природи холодоагенту. Величина холодильного коефіцієнта залежить від різниці температур Т -Т "між навколишнім середовищем і холодильною камерою. При зменшенні цієї різниці холодильний коефіцієнт є збільшується, а величина затраченої потужності Ь зменшується і має тим більше значення, Чим менше різниця температур Т

Цикл дійсної компресійної холодильної машини

У циклі з «вологим ходом» холодильний коефіцієнт більше, ніж та циклі з «сухим холодом» компресора. Однак при «сухому ході» компресора зменшуються втрати при Теплообміні холодоагенту зі стінками циліндра, підвищується коефіцієнт задачі Компресора і відсутні гідравлічні удари. Тому в більшості випадків парокомнресіонні машини працюють з «сухим ходом» компресора і перегрівом стисненого пара.

У циклі дійсної холодильної машини стиск склад «агента компресором відбувається не в області вологого, а в області перегрітої пари; після конденсації парів холодоагенту рідкий холодоагент охолоджують до температури, нижчої, ніж температура конденсації. У циклі з «сухим ходом» компресор всмоктує сухий пар і зжимає його до робочого тиску.

 

№44Глибоке охолодження Принципи одержання холоду

«"

Процес зниження температури тіла називається охолодженням.

Природне охолодження за допомогою холодної води або повітря дає можливість охолодити тіло до температури охолоджувальної середовища.

Для охолодження до температур, нижчих, ніж температура охолоджуючої середовища (повітря, холодна вода), застосовується штучне охолодження, яку можна отримати за допомогою будь-якого фізичного процесу, пов'язаного з відведенням теплоти.

Штучне охолодження застосовується у багатьох виробництвах: в процесах абсорбції, кристалізації, розділення газів, сублімаційної сушки, кондиціонування повітря.

За допомогою холодильних сумішей можна отримати досить низькі температури. Так, при використанні суміші льоду і ИаСІ (23%) можна отримати температуру мінус 21,2 °С,а суміш льоду і СаС12 (30%) дає температуру мінус 55 ° С. Однак при цьому потрібно багато льоду і солі, тому даний спосіб обмежений у застосуванні.

Для одержання штучного холоду в даний час застосовуються холодильні машин и, в яких використовуються властивості ряду легкокипящих зріджених газів (аміаку, хладо-нов, діоксиду вуглецю та ін) при випаровуванні поглинати з навколишнього середовища великі кількості теплоти.

Штучне охолодження умовно ділять па помірне (до 173 К) і глибоке (до температур нижче 173 К).

Глибоке охолодження класифікується наступним чином:

1) техніка глубокою охолодження від 173 55 К);

2) кріогенна техніка (від 40 до 0,3 К);

3) техніка ультра низьких температур.

Глибоким охолодженням користуються для поділу парогазових і газових сумішей шляхом їх зрідження. Отримані у такий спосіб гази широко використовуються в хімічній промисловості: азот-для отримання хімічних добрив; кисень, метан, етилен -для виробництва мінеральних кислот і т. п.

Сучасна кріогенна техніка дозволяє отримувати ультранизьких температури, що відрізняються від абсолютного нуля лише на тисячні частки градуса.

СПОСОБИ ОТРИМАННЯ ШТУЧНОГО ХОЛОДУ

Робота холодильних та кріогенних установок визначається процесами внутрішнього

охолодження, за допомогою яких відбувається пониження температури робочого тіла. За агрегатним станом робочого тіла холодильні установи діляться на газові, газорідинні, парорідки і з використанням твердої фази (адсорбція).

Штучне охолодження в більшості випадку здійснюється:

1) випаровуванням низько киплячіх рідин;

2) розширенням різних попередньо стиснутих газів за допомогою дроселювання. При випаровуванні низькокиплячих рідин вони охолоджуються за рахунок зменшення ентальпії ^о температура кипіння при тиску випаровування. Для охолодження до більш* низьких температур випаровування повинно проходити при підвищеному шеф"**

Дроселювання - це розширення газу при проходженні його через звуження, в результаті чого тиск газу знижується. Енергія, необхідна для розширення газу при дроселюванні, коли надходження теплоти ззовні відсутня, може бути отримана тільки за рахунок внутрішньої енергії самого газу. Дросельний ефект (ефект Джоуля - Томсона) характеризується зміною температури газу при відсутності підведення до газу або відведення від нього теплоти.

Детандирування - це розширення газу в розширювальної машині-детандере, влаштованому подібно поршневому компресору або турбокомпресору. Газ охолоджується при розширенні його в детандаре за рахунок зменшення внутрішньої енергії і з вчиненням зовнішньої роботи.

Існує ряд інших перспективних, але ще недостатньо часто використовуваних способів:

1) заснований на ефекті зниження температури при взаємному розчиненні речовин (гелію-3 в надплинному гелії-4);

2) заснований на ефекті Пельтє: при пропущенні електричного струму через спай з'єднаних попарно різних напівпровідників, один з яких охолоджується, а інший нагрівається;

3) заснований на ефекті Ранка за допомогою вихрової труби, в якій йде розшарування на холодний і гарячий потоки;

4) з використанням магнітно-калорического ефекту для отримання ультрагшзкіх температур.

 

№45 Застосування масообмінних процесів