11.3. Цикл компрессорной холодильной установки

1 – компрессор;

2 – конденсатор;

3 – дроссельный клапан;

4 – испаритель;

5 – холодильная камера.

В холодильной камере с помощью хладагента поддерживается установ-

ленная температура.

Для t_{хладагента} < t_{охлаждающей камеры}, т.к. чтобы хладагент мог отображать

теплоту от холодильной камеры. t_{хладоагента} снижают, пропуская через дрос-

сельный клапан 3. При дросселировании хладагент переходит в состояние

влажного насыщенного пара и в таком состоянии поступает в трубки испарителя 4

холодильной камеры.

Находясь в термическом контакте с охлаждаемыми телами холодильной

камеры, хладагент, отбирая от них теплоту, испаряется и, охлаждая таким образом

камеру, удаляется из неё в виде почти сухого пара.

Для поддержания в холодильной камере t = const непрерывно отводят всю

поступающую в ней теплоту.

Чтобы используемый хладагент можно было направить в холодильную

камеру для её охлаждения, его нужно подготовить и привести в состояние

влажного насыщенного пара. Для этого из испарителя хладагент направляют в

компрессор 1, где сжимается до состояния перегретого пара. Перегретый пар в из

компрессора 1 направляется в компрессор 2, там он охлаждается, затем конден-

сируется и в состоянии влажного пара поступает опять в дроссельный клапан 3,

и цикл повторяется.

11.4. Теоретические циклы д.В.С. Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания

Процессы, по которым работают двигатель внутреннего сгорания (далее ДВС) и газотурбинные установки (далее ГТУ), являются процессами необратимыми. Действительно, во всех реально существующих двс теплота подводится к рабочему телу путём сжигания топлива внутри цилиндра двигателя, в ГТУ топливо сжигается в специальных камерах сгорания, а процесс сгорания является процессом необратимым. Кроме того, работа реальных ДВС и ГТУ сопровождается трением, лучеиспусканием и другими необратимыми явлениями.

В зависимости от способа подвода теплоты к рабочему телу здесь рассматриваются следующие циклы ДВС:

1. Цикл со смешанным подводом теплоты, который является идеальным циклом широко распространенных ДВС – бескомпрессорных дизелей;

Линия а-с адиабат­ный процесс сжатия идеального газа.

Линия c-z' изохора.

Линия z'-z изобара.

Линия z-b адиабатное рас­ширение газа.

Линия b-а отвод теплоты.

Характеризующими этот цикл величинами являются:

• Степень сжатия – отношение удельного объёма газа в начале сжатия к удельному объёму в конце сжатия.

  _а   _с

• Степень повышения давления - отношение давления в конце подвода теплоты к давлению в начале подвода теплоты.

  p_z / p_c

• Степень предварительного расширения - отношение удельного объёма газа в конце подвода теплоты к удельному объёму в начале подвода теплоты.

  _z   _с

1. В верхнем крайнем, положении поршня 1 открывается впускной клапан 2 и воздух при движении поршня вниз заполняет внутреннюю полость цилиндра.

2. При последующем ходе поршня вверх, когда клапаны 2 и 4 закрыты, происходит сжатие воздуха в цилиндре. Незадолго до прихода поршня в крайнее верхнее положение — верхнюю мертвую точку (в.м.т.) — в цилиндр через форсунку 3 вспрыскивается под большим давлением (10 — 40МПа) жидкое топливо.

3. Начинается процесс горения топлива в начале при постоянном объеме с повышением давления в цилиндре, а затем при постоянном давлении. По окончании горения топлива происходит расширение образовавшихся при этом газов и перемещение поршня вниз при закрытых клапанах 2 и 4.

4. По приходе поршня в нижнюю мертвую точку (н.м.т.) открывается выпускной клапан 4, давление газов понижается, отработавшие газы на протяжении всего последующего хода поршня вверх удаляются из цилиндра. Затем все описанные процессы повторяются.

2. Цикл с изохорным подводом теплоты ( Цикл Отто). Этот термический цикл является идеальным для многочисленного класса карбюраторных и газовых двигателей. Сгорание смеси, соответствующее процессу подвода теплоты, происходит почти мгновенно в виде взрыва; соответственно подвод теплоты в термодинамическом цикле считается изохорным.

Цикл Отто

Линия 1—2 характеризует адиабатное сжатие рабочего тела,

Линия 2—3 изохорный подвод теплоты в количестве на 1 кг рабочего тела,

Линия 3—4 адиабатное расширение и

Линия 4—1 изохорный отвод теплоты в количестве

1. При движении поршня 1 вниз через всасывающий клапан 3 в цилиндр засасывается смесь паров (бензин) с воздухом, которая образуется в карбюраторе 2.

2. При следующем ходе поршня вверх смесь сжимаяся, воспламеняется от искры, проскакивающей между электродами электрической свечи 5.

3. Сгорание смеси, происходит почти мгновенно в виде взрыва; соответственно подвод теплоты считается изохорным. В результате давление, и температура повышаются, и затем совершается рабочий ход, при котором поршень идет вниз.

4. В конце рабочего хода выпускной клапан 4 открывается, поршень идет вверх, выталкивая из цилиндра продукты сгорания.

3. Цикл с изобарным подводом теплоты ( Цикл Дизеля), являющийся идеальным циклом турбинных установок;

Цикл Дизеля состоит из:

линия 1—2 процесса адиабатного сжатия,

линия 2—3 изобарного подвода теплоты,

линия 3—4 адиабатного расширения,

линия 4—1 изохорного отвода теплоты.

Турбина состоит из двух основных частей: ротора и статора - неподвижной части турбины, в котором устроены каналы (сопла). Проходя по таким соплам, газы приобретают большую скорость, измеряемую сотнями метров в секунду. По выходе из сопла газы направляются в каналы и заставляют его вращаться. Это происходит потому, что поток газов входит в каналы без удара, но благодаря изогнутости лопаток, поток газов, постоянно меняет направление своего движения, при этом возникает сила, заставляющая ротор вращаться.