Холодильный коэффициент циклов Карно

Удельная работа, затрачиваемая на осуществление цикла

Удельная работа при адиабатном расширении в РЦ передаваемая на вал компрессора

Удельная работа на адиабатное сжатие в компрессоре

Удельная массовая холодопроизводительность хладогента

· в обратимом q′₀=i′₁-i′₄ (в S-T) q′₀~S₄′-₁′-_a′-_b′-₄′

· в необратимом й₀=ш₁-ш₄ й₀ЁЫ₄-₁-_ф-_и-₄

· в обратимом l′_км=i′₂-i′₁ ~ S₁′-₂′-₃′-_c′-₁′

· в необратимом l_км=i₂-i₁ ~ S₁-₂-₃-_c-₁

· в обратимом l'_рц=i′₃-i′₄ ~ S₃′-₄′-_c′-₃′

· в необратимом l_рц=i₃-i₄ ~ S₄-₃-_c-₃

· обратимого l′=l′_км-l′_рц ~ S₁′-₂′-₃′-₄′-₁′

· необратимого l =l_км-l_рц ~ S₁-₂-₃-₄-₁

· обратимого

· необратимого

Т₀- t кипения хладогента в реальном испарителе [К]

Т_к- t конденсации хладогента в реальном конденсаторе [К]

∆Т₀= Т_об-Т_о [К]

∆Т_к= Т_к-Т_ω [К]

Уменьшение разности температур ∆Т_о и ∆Т_к позволяет снизить потери (на внешней необратимости) увеличивая S теплообменной поверхности испарителя и конденсатора. Из экономических соображений ∆Т_о=∆t_o=8-12⁰C непосредственная система охлаждения; ∆Т_о=∆t_o=12-15⁰С при системе охлаждения с помощью хладоносителей и ∆Т_к=∆t_к=5-8⁰С.

Обратимый и необратимый цикл Карно невозможно реализовать в холод. машине, так как нельзя сделать идеальными теплообменные аппараты, компрессор и особенно расширительный цилиндр.

Применять расширительный цилиндр нецелесообразно:

1. трудность изготовления (р повышается в 35-50 раз)

2. в реальном обратимом процессе расширения полезная работа из-за ряда потерь близка к 0, а процесс расширения – близким к процессу дросселирования. В связи с этим от расширительного цилиндра отказались, заменив его – регулирующим клапаном.

Одноступенчатая парокомпрессионная холодильная машина с регулирующим клапаном (ТРВ)

В связи с нецелесообразностью использования расширительного цилиндра его заменим на более простое дроссельное устройство – регулирующим клапаном, позволяющим изменить степень заполнения испарителя кипящим хладагентом.

Выяснилось также, что процесс сжатия хладагента в области влажного пара, т.е. «влажный» ход компрессора менее выгоден, чем процесс сжатия хладагента в области перегретого пара – «сухой» ход компрессора. Так как при «сухом» ходе компрессора меньше потери, обусловленные теплообменом хладагента со стенками рабочей полости реального компрессора. Кроме того, «влажный» ход опасен, так как он может привести к гидравлическим ударам, и аварии компрессора.

«Сухой», ход компрессора на судах обычно обеспечивается настройкой автоматически действующих регулирующих клапанов – терморегулирующих вентилей (ТРВ). С помощью ТРВ поддерживается необходимая степень перегрева паров хладагента на выходе из испарительных аппаратов ∆t_п=5-8⁰С.

Переохлаждение. В парокомпрессионных машинах имеет место переохлаждение жидкого хладагента перед регулирующим клапаном, т.е. снижение t⁰С конденсата ниже температур насыщения при р=const до t_п.

Для этого необходимо увеличить охлаждающую поверхность конденсатора или воспользоваться переохладителем.

Введение переохладителя после конденсации уменьшает энтальпию жидкого хладагента перед ТРВ до величин i₃=i₄, вследствие чего уменьшается бесполезное переобразование в ТРВ. Поэтому после ТРВ в состоянии 4 пар менее сухой чем в 4 ^′. В результате переохлаждения удельная холодопроизводительность возрастет на величину ∆q_б=S4-4^''-b^''-b. Холодильный коэффициент возрастет ɛ_t.

Переохлаждение выгодно для х.м. компенсирует неблагоприятное влияние регулирующего клапана.

Рис.14 Одноступенчатая парокомпрессионная холодильная машина с терморегулирующим вентилем

Лекция №8

Теоретический цикл ПКХМ с терморегулирующим вентилем наиболее близкий к действительному циклу в диаграммах показан сплошными линиями.

1-2 адиабатный (S=const) процесс сжатия хладагента в компрессоре КМ от давления p₀ до давления p_к (осуществляется в области перегретого пара); 2-3 – изобарный (при =const) процесс в конденсаторе KH состоит из 3х участков: 2- - снятие перегрева в верхней части конденсатора, - - конденсация, -3 переохлаждение жидкого хладагента в нижней части конденсатора, 3-4 – дросселирование хладагента в ТРВ (условно i=const); 4-1 изобарный ( =const) процесс в испарителе И на 2 участка: 4- кипение, -1 перегрев пара ∆ .

Необратимый цикл Карно с расширительным цилиндром показан штриховыми линиями.

Замена РЦ на ТРВ привела к потере удельной массовой холодопроизводительности (обратимого адиабатного расширения хладагента с совершением работы ( - ) на необратимый процесс дросселирования ( -4''), в котором хладагент работу не совершает) хладагента в цикле.

∆ (работа расширительного цилиндра)

Работа в цикле уменьшается на ~S

Дросселирование хладагента в цикле проводит к двойным потерям.

Переохлаждение жидкого хладагента перед регулирующим клапаном ∆ частично компенсирует потерю холодопроизводительности х.а. в цикле

∆

Работа в цикле при этом не меняется. Переохлажд. ↑↑ «сухой» ход компрессора - -> 1-2 увеличивает удельную массовую холодопроизводительность х.а. в цикле

∆ ~ и увеличивает удельную работу, затрачиваемую на совершение цикла

∆ℓ= ()-() ~

Цикл еще более отклоняется от цикла Карно –> увеличивается его необратимость. Холодильный коэффициент теоретического цикла с ТРВ и сжатием в области перегретого пара для основных хладагентов оказывается меньше аналогичного т. Цикла со сжатием в области влажного пара. Действительный же холодильный коэф. учитывающий условия работы компрессора и потери в нём всегда больше (из-за более благоприятных условий работы компрессора,↓↓ потерь)!!!

Этот цикл может быть построен для любого режима и использован для анализа работы холодильной установки.

Дата добавления: 2014-11-28