8. Холодильна машина – це ТМ, принцип дії якої ґрунтується на оборотності циклу звичайної ТМ і призначений для зниження температури у бажаному об’ємі.
ХМ працює як тепловий насос: вона передає теплоту від холодного тіла до нагрітого. Це не суперечить ІІ ЗТД, оскільки охолодження відбувається за рахунок виконання роботи зовнішніми силами компресором, електродвигуном над робочим тілом ХМ. Таким чином ХМ приводиться в дію.
Рис. 42
Принцип дії холодильної машини
Розширення РТ відбувається тоді, коли воно перебуває у контакті з охолоджувачем. Холодне тіло під час циклу охолоджується ще сильніше. Щоб цикл став можливим, РТ стискається і йому передається кількість теплоти Q2, одержана від охолоджувача. Це виконується при контакті РТ з нагрівником, який таким чином нагрівається ще більше, отримуючи кількість теплоти Q1.
Ефективність холодильної машини характеризується відношенням відібраної у тіла кількості теплоти Q2, до виконаної при цьому роботі A:
може бути > 1. Для реальних холодильників
k > 3.
(91)Можливість виділяти у приміщення значно більшу кількість теплоти, ніж спожита від електромережі енергія, давно привернула увагу інженерів. Формула для k свідчить, що встановлення холодильної машини у вікні так, що його „камерою” стає вулиця, а теплообмінник звернутий у квартиру, перетворює його у теплову помпу з ККД у сотні відсотків (більша частина відбирається від вулиці). Такі помпи поширені у країнах Західної Європи, де не становить проблем виготовлення компресора такої якості, щоб теплова помпа встигла окупити себе за рахунок економії на паливі. Дешева енергія в Україні – минуле. Серйозна економія електроенергії неможлива без використання досягнень фізики, зокрема теплових помп.
Приклади розв’язування задач
У циліндрі двигуна внутрішнього згоряння під час роботи утворюються гази, температура яких 727°В ідеальній тепловій машині за рахунок кожного кілоджоуля теплоти за рахунок кожного кілоджоуля отриманої від нагрівника теплоти виконується робота 300 Дж. Визначити температуру нагрівника, якщо температура холодильника 280 К.
Дано: t 1 = 727°C;T 1 = 1000 K;T2 = 280 K
q = 42•10 6 Дж/кгА = 300 Дж
τ = 1 год.Q1 = 1000 Дж
Т1 – ?
Розв’язання: З визначення ККД маємо: З визначення ККД маємо:
η=
А к
/А в
, А к
= Nτ, А в
= mq
Тоді: η= (Т 2 -Т 1 )/Т 1 =Nτ/mq → mq(Т 1 -Т 2 )/Т 1 τ
N=(36•42•10
6
•627)/(10 3
•3600)=263•10 3
У циліндрі двигуна внутрішнього згоряння під час роботи утворюються гази, температура яких 727°С. Температура відпрацьованого газу 100°С.Температура відпрацьованого газу 100 °С. Двигун витрачає за годину 36 кг дизельного палива.Двигун витрачає за годину 36 кг дизельного палива. Яку максимальну корисну потужність він може розвинути? Яку максимальну корисну потужність він може розвинути?