Вопрос 6.9

Изобразите схему абсорбционной холодильной установки и опишите её работу. Как повышается давление холодильного агента в этой установке?

Ответ

Рис. 38

Принципиальная схема простейшей абсорбционной машины приведена на Рис. 38.В кипятильнике или генераторе (Г) происходит кипение раствора хладоагента за счет подвода теплоты Q_г от внешнего источника. Процесс кипения происходит при постоянном давлении, концентрация хладоагента в паре будет значительно выше концентрации его в растворе. Непрерывное удаление этого пара из генератора приводит к обеднению раствора в нем. Таким образом, из генератора выходят слабый раствор и крепкий пар. Первый поступает в дроссель и, в конечном итоге, абсорбер, второй -непосредственно в конденсатор.

За счет отвода теплоты фазового перехода Q_oc в окружающую среду происходит конденсация паров в конденсаторе (К_д). При этом, в результате полной конденсации образуется крепкий раствор. Таким образом, из конденсатора выходит жидкий раствор более крепкий, чем тот, что кипит в генераторе. Далее, этот очень крепкий раствор хладоагента дросселируется в дросселе (Др₂) до давления в испарителе (И), которое обеспечивает требуемую температуру кипения и, следовательно, отвода теплоты Q₀ от объекта охлаждения.

Из испарителя холодный, но крепкий пар поступает в абсорбер (А), где абсорбируется горячим, но слабым раствором. Для обеспечения работы абсорбера от него отводится теплота Q_a. Слабый раствор в абсорбер поступает из генератора. Для понижения давления раствора от давления в генераторе до давления в абсорбере между ними установлен дроссель (Др₁). Из абсорбера раствор, обогащенный в результате абсорбции крепких паров, насосом подается в генератор, на чем замыкается цикл абсорбционной холодильной машины.

Задача 6.26

Холодопроизводительность парокомпрессионной холодильной установки с редукционным вентилем, работающей на углекислоте, составляет 200 кДж/с. Установка работает в интервале температур t₁=-10⁰C до t₂=15⁰C, пар углекислоты выходит из компрессора сухим насыщенным. Рассчитать идеальный цикл установки, определив удельную холодопроизводительность углекислоты, холодильный коэффициент, а так же расход хладоагрегата и теоретическую мощность компрессора.

Решение

Изобразим схему и диаграмму цикла ( Рис. 39,Рис. 40)

Рис. 39

Рис. 40

По таблице «Насыщенный пар углекислоты» найдём значения энтальпии и энтропии характерных точек:

Зная значение энтропии в т.1 и в точках можем найти степень сухости углекислоты перед компрессором.

Теперь, зная в т.1 степень сухости, можем найти энтальпию.

Так как процесс дросселирования считаем изоэнтальпным, то

Зная энтальпии характерных точек, можем найти удельную хладопроизводительность, удельную работу цикла

Определим холодильный коэффициент:

Зная связь между удельной хладопроизводительностью и хладопроизводительностью можем найти расход хладагента

Определим мощность компрессора:

Ответ:

Вопрос 6.26

Сформулируйте закон Кирхгофа и поясните, какими причинами обусловлено изменение теплового эффекта химической реакции с имением температуры, при которой она протекает. Как вычисляется разница между тепловыми эффектами химической реакции при разных температурах для систем, компоненты которых находятся в идеально-газовом состоянии?

Ответ

В общем случае тепловой эффект химической реакции зависит от температуры и давления, при которых проводится реакция. Влиянием давления на тепловой эффект химической реакции обычно пренебрегают; влияние температуры на величину теплового эффекта описывается формулой Кирхгофа. Имея в виду в первую очередь зависимость H = f(T), рассмотрим изменение энтальпии в ходе некоторой реакции

(187)

Каждому из участников реакции присуще определённое мольное значение энтальпии H_i, суммирующееся из мольной внутренней энергии U_i и произведения давления на молярный объём PV_i. Тогда тепловой эффект реакции можно представить в виде алгебраической суммы:

(188)

Для нахождения зависимости H = f(T) продифференцируем уравнение (188) по температуре при постоянном давлении:

(189)

Производная мольной энтальпии вещества по температуре при P = const представляет собой мольную теплоёмкость этого вещества при постоянном давлении:

(190)

Поэтому

(191)

Температурный коэффициент теплового эффекта химической реакции равен изменению теплоемкости системы в ходе реакции.

Разделив переменные в уравнении (191) и проинтегрировав его, получаем:

(192)

Здесь ΔH_J – постоянная интегрирования. При определённом интегрировании от Т₁ до Т₂ получим:

(193)

Если считать ΔС_P не зависящим от температуры, уравнение (193)преобразуется к виду:

(194)

Поскольку обычно известны табличные значения стандартных тепловых эффектов ΔН°₂₉₈, преобразуем выражение(194):

(195)