Термоэлектрическое охлаждение

Оно основано на явлении ученого Пельтье – при пропускании тока в цепи, состоящей из 2-х различных проводников, один из спаев нагревается, другой охлаждается.

Термоэлектрическое охлаждение – новое направление в холодильной технике, но для его осуществления требуется повышенный расход энергии – отсюда высокая стоимость этого метода.

Тема II

Термодинамические основы работы холодильных машин

(6 часов)

Каждая холодильная машина работает с рабочим телом – хладагентом – по закону термодинамических процессов. В каждом термодинамическом процессе идет изменение параметров состояния тела – t – Р – υ.

Изменение состояния параметров тел подчиняются или протекают по законам термодинамики или начал.

I начало – Тепло может превращаться в работу, а работа в теплоту

Q = А ∙L (ккал, кДж)

А – тепловой эквивалент работы

А =

L = кгм

II начало – Теплота не может переходить от холодного тепла к теплому без затраты работы извне – принцип работы холодильной машины.

Кроме величин t, Р, υ все процессы, тела характеризуют понятия:

Энтропия – «S» - это функция состояния системы. ее определяют по дифференциалу «dS» - как отношение бесконечно малого количества сообщенной теплоты – ΔQ к абсолютной температуре «T» - при которой происходит процесс.

dS =

Энтальпия – «i» - это общее количество энергии в виде тепла и механической работы, которое должно быть подведено к телу, чтобы перевести его из начального состояния в заданное

di = dQ + A ∙ υ ∙ dP

Имея все параметры состояния тела, рассчитывается холодильный цикл машины, производится это обычно в тепловых диаграммах – «T-S» и «i-lgP».

Сначала рассмотрим простейшую схему холодильной машины.

Диаграмма T-S.

1 – область переохлаждения жидкости;

2 – область влажного пара;

3 – область перегретого пара;

«х» - постоянного паросодержания;

Р = const – изобара;

υ = const – удельный объем – изохора;

i = const – энтальпия изоэнтальпия;

Изобара в области влажного пара совпадает с изотермой.

Подведенное и отведенное количество «q» в диаграмме изображаются площадью под процессом.

q_под = пл. 1 – 2 – а – б

q_отв = пл. 3 – 4 – d – c

Рассмотрим работу холодильной машины в диаграмме S-T.

«1 – 2» - линия кипения холодильного агента в испарителе с подводом «q» при Т₀ = const – изотерме.

«2 – 3» - линия сжатия пара в компрессоре с затратой в нем работы Т_о повышается до Т – адиабата, Р_о → Р – изобара >.

«3 – 4» - линия конденсации паров холодильного агента в конденсаторе с отводом тепла от них для поддержания Т = const – изотерма.

«4 – 1» - линия расширения ж.х.а в Р.В. с падением Р_к→ Р_о и Т → Т_о- адиабата.

АL_к = пл.2 – 3 – 4 – 1

Выразим затрачиваемое, отводим тепло и работу компрессора через теплосодержание процесса «i»

Преимуществом диаграммы является то, что теплота «q» и работа «АL» адиабатического процесса в ней изображаются не площадями, а отрезками по оси абсцесс.

q_под = q_о = i₂ –i₁ кДж/кг

Аℓ_к = i₃ – i₂ кДж/кг

q_отв = q_к =i₃ – i₄ кДж/кг

АL_расш = i₄ – i₁ = 0 кДж/кг = i₄ = i₁ Кдж/кг

Практическое занятие

Пример – определить параметры точек и количество теплоты отведенного и подведенного к холодному циклу с работой сжатия компрессора на R-717 в количестве 50 кг при t_o = -15⁰С, точка «1»

Т.1 t_о = -15⁰С; Р = 0,236МПа; V = 1,52 ∙ 10^-3м³/кг; i = 349?9 кДж/кг; х = 0.

Т.2 t_о = -15⁰С; Р = 0,236МПа; V = 0,51 м³/кг; i = 1664 кДж/кг; х = 1.

Т.3 t_к = +25⁰С; Р = 1,0 МПа; V = 0,128 м³/кг; i = 1703 кДж/кг.

Т.4 t₄ = +25⁰C; Р = 1,0 МПа; V = 1,66 ∙ 10^-3 м³/кг; i = 536 кДж/кг; х = 0.

q₀ = i₂ – i₁ = 1664 – 350 = 1314 кДж/кг

q_к = i₃ – i₄ = 1703 – 350 = 1353 кДж/кг

Аℓ_сж = i₃ – i₂ = 1703 – 1664 = 39 кДж/кг

q₀ на 50 кг = 1314 ∙ 50 = 65700 кДж/кг

q_к на 50 кг = 1353 ∙ 50 = 67650 кДж/кг

Аℓ_сж на 50 кг = 39 ∙ 50 = 1950 кДж/кг

Q_к = Q_o + Аℓ_сж = 65650 + 1950 = 67650 кДж/кг.

Обратный холодильный цикл Карно

В соответствии со II законом термодинамики непрерывное – искусственное охлаждение не может происходить без затраты энергии.

Циклы – совокупность термодинамических процессов – процессов круговых – прямых и обратных.

В прямом процессе – теплота переносится от горячего тела к холодному – окружающей среде – при этом совершается работа.

В обратном цикле – теплота переносится от холодного тела к нагретому – окружающей среде – при этом затрачивается работа.

Дата добавления: 2014-01-07