Холодопроизводительность и холодильный коэффициент компрессионной машины.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 58Следующая ⇒

Количество тепла, которое холодильная машина отнимает за единицу времени от охлаждаемой среды, называется холодопроизводительностью этой машины. Обозначается она через Q₀ и измеряется в ваттах.

Величина q₀, представляющая собой количество тепла в джоулях, отнимаемого от охлаждаемой среды 1 кг рабочего тела при осуществлении холодильного цикла, называется удельной массовой холодопроизводительностью Размерность - джоуль на килограмм.

В теории паровых компрессионных холодильных машин часто пользуются величиной удельной объемной холодопроизводительности рабочего тела q_v, показывающей, сколько тепла отводятся от охлаждаемой среды, 1 м³ паров рабочего тела, образующихся в процессе кипения. Измеряется в джоулях на кубический метр.

Для энергетической оценки холодильного цикла пользуются холодильным коэффициентом ε, представляющим собой отношение q₀ к энергии l, затрачиваемой на адиабатическое сжатие 1 кг рабочего тела при осуществлении холодильного цикла

(1)

ИДЕАЛЬНЫЙ ЦИКЛ ПАРОВОЙ Компрессионной холодильной МАШИНЫ

Идеальным циклом холодильных машин принят обратный цикл Карно. Этот цикл состоит из двух адиабатических и двух изотермических процессов. Графическое изображение его в s, T-диаграмме показано на рис.3.

В изотермическом процессе 4-l рабочее тело воспринимает тепло от охлаждаемой среды, а по изотерме 2-3 оно отдает его в окружающую более теплую среду. При этом количество тепла q₀ во взятой системе координат изображается площадью l-4-a-b-1 и может быть определено по уравнению

а тепло q, отводимое от 1 кг рабочего тела в окружающую среду, изображается площадью 2-3-а-b-2 и выражается уравнением

В адиабатическом процессе 1-2 рабочее тело подвергается сжатию, вследствие чего температура его повышается от Т₀ до Т. Процесс 3-4 - адиабатическое расширение рабочего тела с понижением температуры от Т до Т₀.

На сжатие рабочего тела расходуется механическая работа, которая частично компенсируется работой, получаемой при его расширении. Таким образом, на осуществление обратного цикла Карно расходуется энергия, выражаемая разностью работ сжатия и расширения. В этом цикле на сжатие 1 кг рабочего тела расходуется работа l, которая изображается в s, Т-диаграмме площадью 1-2-3-4-l и может быть определена по уравнению

Холодильный коэффициент обратного цикла Карно

. (2)

Из уравнения видно, что холодильный коэффициент обратного цикла Карно определяется крайними температурами этого цикла (Т и Т₀), увеличиваясь при повышении Т₀ и понижении Т. Следовательно, не нужно производить охлаждения при более низких температурах, чем это требуется по условиям работы, и необходимо стремиться к тому, чтобы температура, при которой отводится тепло от рабочего тела, была возможно меньшей.

Холодильный коэффициент цикла Карно больше холодильного коэффициента любого из циклов, осуществляемых в тех же температурных пределах, поэтому он и принят за идеальный цикл.

Глава II

ХОЛОДИЛЬНЫЕ АГЕНТЫ

ТРЕБОВАНИЯ К ХОЛОДИЛЬНЫМ АГЕНТАМ

Вещества, применяемые в качестве рабочего тела при осуществлении холодильных циклов, называют холодильными агентами.

Известно много веществ, которые могут служить холодильными агентами. Однако широкое распространение получили лишь те из них, которые наиболее удовлетворяют следующим требованиям.

Прежде всего, они должны быть безвредными для здоровья человека и обладать определенными физическими и термодинамическими свойствами. При нормальном атмосферном давлении холодильный агент должен иметь достаточно низкую температуру кипения, чтобы при работе холодильной машины не было разрежения в испарителе.

Рабочее вещество при температурах конденсации не должно иметь высоких давлений, при которых требуется большая прочность машины, что увеличивает ее массу и повышает стоимость.

Большое внимание при выборе холодильного агента обращают на величину его удельной объемной холодопроизводительности, от которой в значительной мере зависят размеры компрессора. При одинаковой общей холодопроизводительности машины объем цилиндра компрессора будет тем меньше, чем больше удельная объемная холодопроизводительность холодильного агента. С этой точки зрения лучшим для поршневых машин является холодильный агент, имеющий наибольшую удельную объемную холодопроизводительность. Это правило не распространяется на холодильные агенты для мелких поршневых холодильных машин, так как при их большой удельной объемной холодопроизводительности будет циркулировать очень незначительное количество рабочего вещества и это затруднит автоматизацию машины.

Существенную роль в физической и термодинамической оценке холодильного агента играют также его критическая температура и температура замерзания, а также плотность и теплопередающие свойства.

Критическая температура холодильного агента должна быть возможно выше и в первую очередь выше температуры охлаждающей воды или воздуха в конденсаторах холодильных машин. Чем выше критическая температура холодильного агента, тем меньше образуется пара при дросселировании его в регулирующем вентиле.

Температура замерзания холодильного агента, наоборот, должна быть как можно ниже, чтобы исключить опасность его замерзания в испарителе при заданных температурах кипения.

От плотности холодильного агента зависит гидравлическое сопротивление его движению. Чем больше плотность вещества, тем больше гидравлическое сопротивление. Поэтому при использовании в холодильной машине рабочих веществ с большой плотностью значительно увеличиваются потери давления в трубопроводах и клапанах. Для компенсации этих потерь нужна дополнительная затрата энергии или, чтобы избежать больших гидравлических сопротивлений, нужно увеличивать диаметры трубопроводов и проходные сечения клапанов.

Теплопередающие свойства холодильного агента характеризуются в основном коэффициентами теплоотдачи и теплопроводности. От величины этих коэффициентов в значительной степени зависит эффективность работы теплообменных аппаратов.

Кроме требований к рабочим веществам необходимо, чтобы они не были горючими, взрывоопасными, обладали химической стойкостью и инертностью по отношению к металлам и смазочным маслам, хорошо растворяли воду и недорого стоили. Значение этих факторов при выборе холодильного агента вполне очевидно. Некоторого пояснения требует роль растворения воды холодильным агентом. При работе холодильной машины не исключена возможность попадания воздуха, а вместе с ним и влаги в систему. Если влага окажется нерастворенной, то при отрицательных температурах она может замерзнуть, образовав в системе ледяные пробки, и нарушить циркуляцию холодильного агента. К тому же в присутствии воды многие холодильные агенты оказывают коррозирующее действие на металлы.

Важное значение для оценки холодильных агентов имеет также их взаиморастворимость со смазочными маслами. Определенные требования по этому показателю не установлены, но его необходимо учитывать при конструировании аппаратов и эксплуатации холодильной машины.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒