11.5 Контрольные вопросы

1. Опишите преимущества и недостатки газотурбинных установок в сравнении с двигателями внутреннего сгорания.

2. Опишите преимущества и недостатки газотурбинных установок в сравнении с паротурбинными установками.

3. Изобразите цикл, приведите схему и опишите цикл газотурбинной установки с изобарным подводом теплоты.

4. Выполните вывод

цикла газотурбинной установки.

5. Приведите схему, изобразите цикл и опишите регенеративный цикл газотурбинной установки.

6. Приведите схему, изобразите цикл и опишите цикл газотурбинной устаноки со ступенчатым сжатием и ступенчатым отводом теплоты.

7. Опишите работу реактивного двигателя.

12. Циклы холодильных установок

12.1 Холодильные установки морских судов

В настоящее время все суда имеют холодильные установки (обычные холодильники, обеспечение охлаждения воздуха помещений и т.д.),а отдельные суда (рефрижераторы, морозильные траулеры, газовозы) имеют очень мощные холодильные установки (ХУ).

Наиболее распространенными на флоте являются паровые компрессорные холодильные установки, в которых в качестве рабочего тела (хладоагента) используются пары и конденсат низкокипящих жидкостей (имеющих t_s<100^oC). Такими жидкостями являются СО₂, SO₃, NH₃.

Основной задачей ХУ является «перекачка» тепла с более низкого на более высокий температурный уровень. В качестве насоса для такой «перекачки» служит компрессор – основной узел, «сердце» ХУ.

Все холодильные установки работают по обратному циклу, который для совершения требует затрат работы. В цикле иногда работают два рабочих тела – хладоагент и хладоноситель (воздух или концентрированный раствор соли NaCl).

Цикл и принципиальная схема работы ХУ (в качестве хладоагента использован аммиак) показаны на рис. 53.

Рис. 53

При сравнительно низком давлении хладоагент (чаще на транспортных судах применяется фреон) в парообразном состоянии после поступает в компрессор (т.1), где проходит его адиабатное сжатие. При этом повышается р и t. В т.2 хладоагент находится в состоянии СНП. Далее хладоагент поступает в конденсатор, охлаждаемый забортной водой, где изобарно и изотермно конденсируется, отдавая забортной воде свое тепло (скрытую теплоту парообразования). Далее конденсат хладоагента пропускается через дроссельный (редукционный) вентиль, в результате чего его давление заметно снижается практически до значения давления всасывания. В результате дросселирования хладоагент превращается в парожидкостную смесь (эмульсию). При этом температура падает ниже 273 К. Процесс дросселирования, как принципиально необратимый, изображается условно, причем i₃ = i₄.

С параметрами в т.4 влажный пар хладоагента поступает в испаритель, где подсушивается за счет испарения содержащихся в нем капелек жидкого хладоагента. Тепло для этого приносится хладоносителем, температура которого вследствие теплопередачи понижается. Хладоноситель прокачивается через холодильные камеры (охлаждаемые помещения), где его температура повышается за счет несовершенства внешней теплоизоляции камер или внутренних теплопритоков.

Таким образом, за счет затраты механической энергии на привод компрессора, осуществляется отбор тепловой энергии от низкотемпературного источника и ее передача высокотемпературному источнику.

Количество отбираемого тепла (подводимого в цикл) q₂ определяется площадью под 4-1, количество же тепла q₁, отводимого от цикла (при конденсации) эквивалентно площади под 2-3. Очевидно, что q₁ > q₂. По закону сохранения и превращения энергии, q₁ – q₂ =

;

= пл.b32d – пл. c41d.

Исходя из физической сущности процесса 3-4 i₃ = i₄, или по площадям

пл. а53b = пл. а54c, следовательно, пл. 536 = пл. b64c, и поэтому, пл. b64с можно заменить на пл. 536.

В результате получим

= q₁ – q₂ = i₂ – i₁.

Согласно изложенному, работа цикла не равна площади цикла, а больше ее. Это показывает условность графического изображения необратимых процессов.

Величина q₂ называется холодопроизводительностью и если процесс в испарителе продлить до т. 1′, то холодопроизводительность существенно увеличится. При этом сжатие осуществляется в области перегретого пара, и в отличие от предыдущего («влажный») данный цикл называется «сухим». Экономические показатели его ниже (холодопроизводительность увеличивается по прямоугольнику d11׳s, а работа – еще и по треугольнику 22^’к).

Совершенство холодильных установок оценивается:

1. Холодопроизводительностью q₂= i₁ – i₄.

1. Работой компрессора

2. .

3. Холодильным коэффициентом

4. .

На практике применяют два типа систем охлаждения помещений для хранения продуктов: непосредственную и рассольную. На рисунке изображен второй тип систем, применяемый для охлаждения трюмов рыбопромысловых судов.