Холодильными установками называют устройства, предназначенные для понижения температуры тел и поддержания ее на заданном уровне. Вырабатываемый ими искусственный холод находит все более широкое применение в химической и пищевой промышленности, в строительстве, торговле, транспорте, в системах кондиционирования воздуха и других отраслях промышленности и коммунального хозяйства.
В настоящее время используются различные типы холодильных установок – воздушные, парокомпрессорные, пароэжекторные, абсорбционные, термоэлектрические, которые отличаются как по роду рабочего тела, так и по принципу действия. Наиболее распространенные парокомпрессорные холодильные установки используют в качестве рабочего тела (хладагента) вещества, имеющие низкие температуры кипения, например аммиак, фреоны. Принципиальная схема такой установки представлена на рис. 4.30, а T, s-диаграмма осуществляемого в ней обратного цикла – на рис. 4.31.
Ошибка! Ошибка связи. Ошибка! Ошибка связи.
Рис. 4.30 Рис. 4.31
В компрессоре 1 сухой пар хладагента адиабатно сжимается (1 – 2) до давления р2 и направляется в конденсатор 2. Здесь происходят охлаждение и конденсация рабочего тела за счет отвода тепла q1 циркулирующей водой. Жидкость дросселируется от давления p2 до давления р1 в дросселе 3. Процесс дросселирования 3 – 4 протекает при неизменной энтальпии h3 = h4. В точке 4 получается парожидкостная смесь, которая следует в испаритель 4, где за счет подвода тепла q2 происходит испарение жидкой фазы хладагента (4 – 1).
Работа, затрачиваемая на осуществление обратного цикла, l = q1 – q2. Количество отведенного в цикле тепла q1 = h2 – h3.
Подведенное к рабочему телу в испарителе тепло q2 является одновременно теплом, которое с каждым циклом отводится от охлаждаемого объекта и называется удельной хладопроизводительностью установки, кДж/кг: q2 = h1 – h4. Поскольку h3 = h4, то l = h1 – h2.
Теоретический холодильный коэффициент установки
. (4.55)
Значения ε находятся в пределах 3 – 5, т. е. количество вырабатываемого холода в несколько раз больше затрат работы.
Влажный воздух
Влажный воздух представляет собой смесь двух газов: сухого воздуха и паров воды. Однако «поведение» этой газовой смеси не совсем обычно, так как один из ее компонентов – водяной пар – может изменять агрегатное состояние (в диапазоне температур, приемлемых в технике). Поэтому свойства паровоздушной смеси и закономерности, присущие ей, требуют особого рассмотрения.
Чаще всего свойства влажного воздуха изучаются при атмосферном давлении B или близком к нему (например, в таких устройствах, как сушилки, кондиционеры, отопительно-вентиляционные приборы, градирни и др.). Это позволяет с достаточной точностью принимать паровоздушную смесь за идеальный газ и использовать закономерности идеально-газовой смеси.
В соответствии с законом Дальтона
, (4.56)
где pв и pп – парциальное давление воздуха и паров воды.
Чем выше концентрация паров влаги в воздухе, тем больше их парциальное давление pп. Однако величина pпможет расти лишь до давления насыщения влаги. Сказанное хорошо иллюстрируется в диаграммах p, v и T, s(рис.4.32 и 4.33), построенных для 1 кг влаги.
Пусть точка 1 характеризует состояние пара при парциальном давлении pп и температуре tп, равной температуре воздуха tв. Пар находится в перегретом состоянии, влажный воздух при этом называется ненасыщенным.
