16. Холодильные машины

Холодильный цикл в координатах и осуществляется против часовой стрелки. Эффективность цикла характеризуется величиной холодильного коэффициента:

, где

– полезная теплота, отбираемая в рефрижераторе от охлаждаемых тел;

– работа, подведенная в цикле;

– теплота, отдаваемая горячему источнику или окружающей среде. В формуле для холодильного коэффициента теплота и работа принимаются по модулю (без учета знаков).

Холодопроизводительность цикла определяется как

.

На рисунке 15 изображена схема и диаграмма воздушной холодильной машины (ВХМ).

Рис. 15.

Задача 16.1. Холодопроизводительность воздушной холодильной машины . Температура охлаждаемого помещения , температура окружающей среды . Давление воздуха после компрессора . Найти мощность двигателя , расход воздуха , холодильный коэффициент , количество теплоты, отданное в окружающую среду . Потерями в компрессоре и в турбине пренебречь, считать воздух идеальным газом с .

Решение.

;

.

Учитывая, что процессы 1-2 и 34 адиабатные (изоэнтропные), тогда

;

.

Расход воздуха:

.

Мощность, требуемая для осуществления цикла, равна разности мощностей компрессора и турбины.

Знак «-» означает, что работа компрессора больше, чем работа турбины.

Тепловая мощность, отдаваемая в окружающую среду:

.

Холодильный коэффициент:

.

Задача 16.2. ВХМ производит лед при температуре из воды с температурой . На входе в компрессор , (рис. 15) давление за компрессором . После компрессора воздух охлаждается до . Объемный расход воздуха при НФУ. Найти холодильный коэффициент , мощность компрессора и количество получаемого в час льда. Воздух считать идеальным газом с .

Решение. Для процесса адиабатического сжатия 1-2 и для адиабатического расширения 3-4 имеем:

;

.

Чтобы превратить 1 кг воды с в лед с необходимо отнять теплоту, затраченную на:

1. Охлаждение воды от до .

2. Теплота плавления льда .

3. Теплота охлаждения льда от до .

Общее количество теплоты:

.

Плотность воздуха при НФУ:

.

Массовый расход воздуха:

.

Холодопроизводительность воздуха:

.

Количество льда:

.

Теплота, отдаваемая в окружающую среду:

;

.

Работа цикла:

.

Мощность цикла:

.

Холодильный коэффициент:

.

Задача 16.3. Компрессор аммиачной холодильной установки имеет теоретическую мощность 40 кВт. Из компрессора сухой насыщенный пар аммиака при направляется в конденсатор, после которого жидкость расширяется в дроссельном вентиле. Температура испарения аммиака в рефрижераторе . Найти холодопроизводительность установки и холодильный коэффициент.

Решение. По таблице «Термодинамические свойства аммиака на линиях кипения и конденсации» [3] находим параметры в т.3, 2 для и для т. 5, 6 для .

Рис. 16.

.

Интерполяцией на изобаре-изотерме 5-6 находим энтальпию в т.1, учитывая, что .

.

Мощность компрессора:

, откуда

.

При дросселировании , поэтому .

Холодопроизводительность установки

.

Холодильный коэффициент:

.