Цикл із механічною компресією пари

З метою наближення до простого циклу Карно, а фактично це значить - з метою створення практично корисного теплового насоса, необхідно прагнути до підведення тепла при умовах, близьких до ізотермічного. Для цього підбираються робочі тіла, що змінюють агрегатний стан при необхідних температурах і тисках. Вони поглинають тепло при випаровуванні й віддають при конденсації. Ці процеси утворюють ізотерми циклу. Стиск пари, як правило, вимагає, щоб пара була сухою, що викликано особливостями механіки більшості компресорів. Влучення рідини разом з парою на вхід компресора може ушкодити його клапани, а надходження великої кількості рідини в компресор може взагалі вивести його з ладу (якщо не вжиті запобіжні заходи, наприклад підпружинення голівки циліндра).

Цикл із механічною компресією пари і його зображення на Т-S діаграмі показані на рис.

Парокомпресійний цикл. 1 - випарник; 2 - компресор; 3 -приводний двигун; 4 - конденсатор; 5 - дросельний клапан; 6 - погранична крива.

Процес розширення в соплі необоротний, він показаний пунктиром на Т-S діаграмі. Зазвичай він розглядається як адіабатичний, тобто минаючий без підведення або відводу тепла при розширенні робочого тіла.

Робота відбувається фактично в суміші рідини й пари. Вхідна у випарник суміш містить значну частку пари, іноді до 50% по масі, і ця частка робочого тіла, природно, уже не бере участь у процесі випару й поглинання тепла. Між точками 5 і 1 відбувається ізоентропійний стиск сухої пари. На практиці його реалізувати не можна, але тут ми розглядаємо ідеалізований цикл. Його ефективність менше, ніж у циклу Карно, через необоротність процесу розширення.

Описаний парокомпресійний цикл однаковий і для теплового насоса й для холодильної машини. Його часто називають зворотним циклом Ренкіна або, менш точно, просто циклом Ренкіна.

Для оцінки різних теплонасосних систем із приводом компресора за рахунок різних палив або джерел енергії застосовують коефіцієнт первинної енергії (КПЕ). Він ураховує не тільки КОП, але й ККД перетворення первинної енергії (нафта, газ, вугілля або сонячне тепло) у роботу привода компресора. КПЕ особливо важливий при розгляді теплових насосів, до яких підводиться тільки тепло. У їхніх комбінованих схемах не завжди можна розрізнити потоки тепла й роботи. Визначення КПЕ таке:

Можна дати й інше визначення КПЕ, коли для привода компресора використовується теплова машина з термічним ККД η_Т:

Дата добавления: 2014-01-07