4. Неизотермические турбулентные струи

При подаче в помещение в-ха с тем-рой отличающейсяся от тем-ры окружающего в-ха образуются неизотермическая струя.

На пар-ры (V, t) струи и траекторию ее дв-я оказывают влияние инерционные силы, вызванные кинетической энергией потока и гравитационные силы, возн-е за счет разности пл-тей в-ха в струе и помещении. Соотношение этих сил опр-ся критерием Архимеда:

При Аr0<0,001 влияние грав-х сил незначительно и расчет произ-ся без учета искривления оси струи, зав-ти от соотношения инерц. и гравит.сил .

Схемы вертикальных неиз-х струй:

П ри подаче подогретого в-ха напр-е инерционных и гравитационных сил различны, что уменьшает ск-ть на оси струи по сравнению с изотермической. А при подаче охл. в-ха напр-е одинаково, т.е ск-ть увеличиваеться.

Схемы горизонтальных неиз-х струй:

П ри сложении инер-ой и грав-ой сил происходит искр-е оси струи (при нагреве вверх, при охл. вниз).

При расчетах мы будем пользоваться коэф-ом неизотермичности, кот. приводиться в справочной лит-ре.

5. Принципиальная схема паровой компрессорной холодильной машины. Холодильный цикл паркомпрессорной х/машины.

Принципиальная схема компрессорной холодильной машины: 1 — компрессор; 2— теплообменник для отвода теплоты от рабочего тела; 3 — расширитель рабочего тела; 4 — теплообменник, в котором рабочее тело забирает теплоту от охлаждаемой среды; 5 — ввод-вывод среды (газа, жидкости) для охлаждения рабочего тела; 6 — ввод-вывод охлаждаемой среды

Один из вариантов работы представленной на рис.холодильной маши­ны заключается в повторении следующих процессов.

В компрессоре 1 рабочее тело, находящееся в парообразном состоянии, сжи­мается. Сжатие сопровождается соответствующим повышением температуры. Степень сжатия определяет степень повышения температуры. После компрес­сора, таким образом, можно достичь необходимого значения температуры ра­бочего тела. В теплообменнике 2 от рабочего тела, имеющего высокую темпе­ратуру, можно отвести теплоту с помощью охлаждающей среды. В качестве охлаждающей среды могут применяться различные газы (в том числе и воз­дух) и жидкости (в том числе и вода). Температура охлаждающей среды, при­меняемой в этом теплообменнике, и определяет температуру, следовательно, и степень сжатия рабочего тела в компрессоре. Температура рабочего тела, поступающего в этот теплообменник, должна быть выше температуры охлаждающей среды.

В теории и практике холодильных машин рабочее тело называется холо­дильным агентом.

В расширителе 3 происходит снижение давления холодильного агента и понижение его температуры. Расширение может совершаться за счет переда­чи работы внешнему источнику (детандерное расширение) и за счет затрат внутренней энергии самого хладоагента. В этом случае расширение осуществ­ляется в дросселирующих устройствах. В качестве последних наиболее часто применяются регулирующие вентили и система капилляров. В теплообменном аппарате 4 холодильный агент (после снижения давления и температуры в расширителе 3)забирает теплоту от охлаждаемой среды и опять поступает в компрессор. Цикл изменения давления и температуры рабочего тела после этого повторяется.

Циркуляция холодильного агента осуществляется по замкнутому контуру, что предопределяет экономическую эффективность холодильных машин этого типа. Однажды заправленный рабочим телом герметичный контур длительное время может выполнять свои функции. При применении дорогостоящих рабо­чих тел (хладоагентов) эта особенность парокомпрессорных холодильных ма­шин оказывает существенное влияние на их экономические показатели.

В описанном выше холодильном цикле осуществляется перенос теплоты от охлаждаемой в теплообменнике 4 среды с низкой температурой к охлаждаю­щей среде теплообменника 5,которая имеет более высокую температуру. Хо­лодильная машина не производит холод. Она лишь переносит теплоту от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой, т.е. против есте­ственного хода процессов переноса теплоты. При этом на перенос теплоты затрачивается работа. В описанной выше машине это работа компрессора. Однако в холодильной технике устойчиво укоренился термин «холод» и «холодопроизводительность» холодильных машин.

Холодопроизводительность машины равна количеству теплоты, которое пе­редается холодильному агенту при отводе ее от охлаждаемой в теплообменнике4 среды. Для описанной выше машины это количество теплоты можно рассчитать по зависимости

Q=Lρc(T_l-Т₂₎ (2.1)

где L— расход циркулирующего в цикле холодильного агента, м³/с, с

ρ, и c - объемная масса и теплоемкость холодильного агента, соответственно кг/м³ и Дж/кг-К;

T_l-Т₂— температура холодильного агента на выходе и входе в теплооб­менник

Холодильный цикл Рассмотрим режим работы компрессорной холодильной машины, в кото­ром холодильный цикл осуществляется с фазовыми переходами холодильно­го агента, а все компоненты холодильного цикла являются идеальными.

Холодильный цикл является обратным паротурбинному циклу (прямому циклу) и называется в термодинамике обратным циклом Карно. По нижней его ветви (процесс 4-1) от охлаждаемого тела к холодильному агенту отводит­ся теплота, количество которой можно найти по зависимости

q_и=T(s1-s4)

Параметр q_и позволяет вычислить и удельную холодопроизводительность холодильного агента q_v=q_и/v(кДж/м³), являющуюся важнейшим термодинамическим параметром рабочих тел. Здесь v - удельный объем холодильно­го агент, м³/кг.

В точке 4 холодильный агент находится в парожидкостном состоянии и, воспринимая теплоту от охлаждаемой среды, кипит. Процесс кипения закан­чивается в точке 1, где содержание паровой фазы выше, чем в точке 4.Парожидкостная смесь с высоким содержанием паровой фазы поступает в компрессор. Процесс 1-2 — сжатие холодильного агента. Сжатие осуществляется по изоэнтропе(s =const) и заканчивается на правой пограничной кривой (х=1). В точке 2 холодильный агент находится в состоянии насыщенного пара. По верхней ветви обратного цикла Карно (процесс 2-3) от холодильного аген­та отводится теплота к охлаждающей среде. Холодильный агент конденсиру­ется. Процесс конденсации заканчивается на левой пограничной кривой (х=0), где холодильный агент находится в жидком состоянии.

Расширение холодильного агента в идеальном цикле осуществляется по изоэнтропе(процесс 3—4). В этом процессе появляются пары вторичного вскипания ,в конце процесса расширения холодильный агент находится в парожидкостном состоянии с малым содержанием паровой фазы.

Билет №2