2. Цикл воздушной холодильной установки
Цикл Лоренца – это цикл, состоящий из двух изобар и адиабат.
Рис.2.1. Цикл Лоренца
в PV-
диаграмме
Рис.2.2. Цикл Лоренца
в TS
- диаграмме
Рис.2.3.
Принципиальная схема воздушной
холодильной установки:
1
– компрессор; 2–рефрижератор (охлаждаемое
помещение);3 – детандер;
4–конденсатор
(холодильник)
Процессы в компрессоре и детандере считаются адиабатными, в конденсаторе и рефрижераторе – изобарными
Теплота отдаваемая окружающей среде в конденсаторе при Р2=const (процесс 2-3).
– на 1 кг воздуха
Теплота отбираемая в рефрижераторе
– на 1 кг воздуха
Работа, необходимая на осуществление цикла:
- на 1кг воздуха
Холодильный коэффициент:
Для адиабатных процессов (1-2) и (3-4) можно записать:
и
и
(2.1)
Таким образом, холодильный коэффициент цикла воздушной холодильной установки зависит только от отношения давлений.
Рис. 2.4. Обратный цикл Карно в TS– диаграмме
Из этого рисунка видно, что в обратном цикле Карно удельная холодопроизводительность q2 больше, чем в цикле Лоренца, а работа, затрачивается на цикл Карно меньше. Таким образом, εлоренца< εкарно.
3. Циклы паровых компрессорных установок
Паровые компрессорные установки в отличие от абсорбционных и пароэжекторных установок требуют затрат механической энергии, а не теплоты.
Простейший способ охлаждения ниже температуры окружающей среды:
Хладоагент (рабочее тело – холодильный агент) сжимается в компрессоре;
Затем охлаждается до температуры окружающей среды;
После этого – адиабатное расширение.
В первых паровых компрессорных установках хладоагентом был воздух, но он имеет малую теплоемкость С и паровые компрессорные установки громоздки и неэкономичны.
Современные
хладагенты – пары жидкостей, которые
при
кипят при низких температурах.
Давление насыщения хладагентов.
«Таблица 1»
t, 0C |
P, МПа |
|||||
Сернистый ангидрид SO2 |
Аммиак NH3 |
Углекислый газ CO2 |
Фторхлорпроизводные углероды типа CmHxFyClz |
Хлористый метил CH3Cl |
||
Фреон-12 |
Фреон-22 |
|||||
-40 -30 -20 -10 0 +20 +30 +40 |
0,0216 0,038 0,0636 0,101 0,155 0,33 0,46 0,63 |
0,0716 0,1191 0,19 0,29 0,43 0,856 1,165 1,55 |
1,005 1,485 1,96 2,64 3,46 5,74 7,16 --- |
0,0642 0,1 0,151 0,22 0,309 0,566 0,744 0,96 |
0,106 0,164 0,246 0,355 0,498 0,916 1,2 1,545 |
0,048 0,0771 0,017 0,174 0,251 0,488 0,66 0,87 |
Пары этих хладоагентов в паровых компрессорных установках имеют высокую степень влажности, поэтому закон PV=RT не применим и в расчетах используют таблицы и графики.
Идеальным циклом для паровых компрессорных установок является обратимый цикл Карно. Для легкокипящих хладоагентов вместо адиабатного расширения для удобства регулирования используется дросселирование насыщенного пара или кипящей жидкости через дроссельный вентиль.