Обратный цикл Карно

Ярославль

Часть 1..............................................................................................................

ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ.................................................

Глава 1......................................................................................................

Глава 2......................................................................................................

Часть 2..............................................................................................................

СПЛАНХНОЛОГИЯ...................................................................................

Глава 3......................................................................................................

Глава 4......................................................................................................

Глава 5......................................................................................................

Глава 6......................................................................................................

Глава 7......................................................................................................

Глава 8......................................................................................................

Часть 3..............................................................................................................

НЕВРОЛОГИЯ............................................................................................

Глава 9......................................................................................................

Глава 10....................................................................................................

Глава 11....................................................................................................

Часть 4..............................................................................................................

АНГИОЛОГИЯ............................................................................................

Глава 12.......................................................................................................

Глава 13....................................................................................................

Вены..........................................................................................................

Глава 14....................................................................................................

Часть 5..............................................................................................................

ЭСТЕЗИОЛОГИЯ.......................................................................................

Глава 15....................................................................................................

Часть 6..............................................................................................................

ЭТАЛОНЫ ОТВЕТОВ................................................................................

Фиг. 19-1.

Прежде чем перейти к изучению процессов и циклов, осуществляемых в холодильных машинах, рассмотрим термодинамически наиболее совершенный обратный цикл Карно, изображенный на Т-s диаграмме фиг. 19-1.

Обратный цикл Карно принципиально и технически осуществим в области насыщенного пара.

В изотермическом процессе 4—1 рабочее тело получает от источника тепла, имеющего низшую температуру Т₀, тепло, измеряемое площадью 1—а— b— 4—1.

В процессе 1—2 рабочее тело подвергается адиабатическому сжатию, в результате чего его температура возрастает от Т₀ до Т_k..

В изотермическом процессе 2—3 рабочее тело, приходя в соприкосновение с источником тепла высокой температуры, отдает ему тепло q₁, измеряемое площадью а—2—3—b—а.

В процессе 3— 4 рабочее тело адиабатически расширяется, причем производится работа расширения l _3-4 = c_v (T_k-T₀), а температура рабочего тела понижается от Т_k до Т₀.

При рассмотрении идеального цикла предполагается, что процессы 4—1 и 2—3 являются обратимыми изотермическими процессами.

Таким образом, в результате осуществления обратного цикла тепло q₂ отводится от источника с низкой температурой То и передается источнику с высокой температурой Тk.

На осуществление цикла затрачивается механическая работа 1, эквивалентная площади /— 2—3—4—1, равная разности работ, затраченной на сжатие рабочего тела и полученной при его расширении. Затраченная работа 1 при осуществлении обратного цикла превращается в тепло, и этот процесс перехода работы в тепло является компенсирующим процессом, необходимым для осуществления переноса тепла от тела более холодного к телу более нагретому.

Ввиду того что источник высшей температуры получает, помимо тепла q₁, также тепло, эквивалентное затраченной работе 1, основное уравнение теплового баланса для обратного цикла может быть представлено в следующем виде:

q ₁ – q ₂ = l

В качестве характеристики цикла, осуществляющего перенос тепла от менее нагретого тела к более нагретому, принята величина, называемая холодильным коэффициентом и обозначаемая через ε. Для обратного цикла Карно

(19-2)

Таким образом, холодильный коэффициент характеризует количество тепла, отводимое от охлаждаемого источника, приходящееся на единицу затраченной работы.

Цикл Карно имеет наибольшее значение по сравнению с другими циклами холодильных машин, осуществляемыми в тех же интервалах температур. Значение ε дляциклов холодильных машин при не слишком низкой температуре Т₀ обычнобольше единицы и изменяется в зависимости от условий работымашины. Необходимо отметить, что с понижением температуры Т₀ теплоприемника (например, охлаждающей воды) холодильный коэффициент увеличивается.

Количество тепла q₂, отведенное от холодного источникав единицувремени (чаще всего в час), называется холодопроизводительностью холодильной машины.

Q ₀ = q ₂∙n_ц ,

где n_ц – количество циклов в единицу времени.

В расчетах употребляется также величина, называемая удельной холодопроизводительностью агента, равная количеству тепла, отводимому от холодного источника единицей количества рабочего тела. Обычно в расчетах применяются объемная или весоваяхолодопроизводительность агента.

Свойства некоторых рабочих тел (холодильных агентов)

Таблица 10

Из графы 2 табл. 10 видно, что при атмосферном давлении только водяной пар имеет положительную, а все остальные холодильные аген­ты отрицательные температуры насыщения и, следовательно, при комнатной температуре (+15°С) являются перегретыми парами (газами). Близкими к этим свойствам обладает и воздух.

Из граф 3 и 4 следует, что при температурах насыщения + 15° G и— 10° С водяной пар имеет давление меньше, а все прочие холодиль­ные агенты — больше атмосферного.

Водяной пар может получаться из рассола (подсоленной воды) с добавкой в нее соли для понижения точки ее замерзания (— 5 - 10° С), но на­ходиться при очень высоком разрежении, поддержание которого яв­ляется весьма трудной технической задачей. При этом удельный объем пара при — 10° С составляет около 450 м³/кг и выполнение цилиндра компрессора для засасывания большего объемного коли­чества пара практически невозможно. Поэтому несмотря на принци­пиальную возможность, водяной пар не используется в качестве ра­бочего тела в компрессионных холодильных установках.

Таким образом, холодильные агенты должны обладать следующим основным термодинамическим свойством:

1. При отрицательных темпе­ратурах насыщения их давление не должно быть ниже атмосферного, с тем чтобы испарение не происходило в условиях вакуума и исключало подсос воздуха.
2. Кроме того, желательными термодинамическими свой­ствами холодильных агентов должны быть все те, которые обусловли­вают увеличение экономичности холодильных установок при прочих равных условиях. Основными из таковых являются:
1. умеренные давления при сжатии, позволяющие применение облегченных конструкций элемен­тов машины;
2. значительные величины теплоты парообразования при малых значениях удельных объемов, т. е. высокие объемные холодопроизводительности агентов, что позволяет снизить количество циркулирующего рабочего вещества и уменьшить размеры компрес­сора и прочих элементов установки;
3. низкая теплоемкость жидкости на нижней пограничной кривой.

Веществ, обладающими всеми названными свойствами не найдено.

Дата добавления: 2014-11-28