Крутов В.И. - Техническая термодинамика (1062533), страница 74

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 74)

Из зТ-днаграммы (рнс. 152, б) следует, что в том случае, если хладоагент, поступа1ещнй в конденсатор, является влажным паром, отвод теплоты (парообразовання) будет происходить полностью в нзотермных условиях, В более общем случае в охлаждающую воду в процессе 2-о-4 отводится йе только теплота парообразовання, но н теплота перегрева пара. В точке 4 пар полностью конденсируется. Далее в процессе 4-5, протекающем при 1 = сопз(, конденсат проходит через регулирующий Вентиль У, в котором дросселируется до давления испарения. (Необратимый процесс 4-3 изображен на зТ-диаграмме условно.) Процесс дросселирования в двухфазной области всегда протекает с понижением температуры.

В испарителе П1 происходит процесс испарения 5-1 н хладоагент снова посту пает в компрессор, после чего цикл повторяется. Теплота от веществ, хранящихся в холодильной камере, передает-' ся к нспарителю с помощью какого-либо незамерзающего жидкого теплоносителя, циркулирующего между камерой 1 и испарителем 111. В конечном счете после завершении рассмотрерного цикла тепло' та, отбираемая в холодильной камере при низкой'температуре, вместе с теплотой, соответствующей работе, затрачиваемой на привод компрессора, при более высокой температуре' передается охлаждающей воде, проходящей через конденсатор.

Рассмотренная холодильная машина называется парокомпрессионной, так как сжатие пара осуществляется в ней с помощью компрессора. При использовании влажного пара -цикл, совершаемый в такой машине, отличается от обратного цикла Карно только тем, что процесс расширения в парокомпрессионной машине протекает по необратимой адиабате 4-3 (рис. 152, б). Некоторое уменьшенйе холодопроизводительности в парокомпрессионном цикле по сравнению с обратным циклом Карно как раз,и связано с необратимостью процесса дросселирования и повышением энтропии в этом процессе. Работа адиабатного сжатия хладоагента в компрессоре (пл.

1234Ь) 1ц = 1, — 1м Теплота о„отведенная из холодильной камеры и затраченная на испарение хладоагента, на зТ-диаграмме соответствует йл. 5Ис. Следовательно, холодильный коэффициент рассматриваемой 'парокомпрессионной машины з„= пл. 5Ис1пл. 1234Ь = (Е, — 1,)1 (1, — 1,). Таким образом, для повышения экономичности такой холодильной машины необходимо стремиться к увеличению пл.

3Ио на зТ-диаграмме и уменьшению пл. 1234Ь. Размер пл. ба зависит от температуры Т„„, которую требуется поддерживать в холодильной камере. Из соотношения (717) следует, что экономичность холодильной машины понижается по мере пониения Т „, линии температур Тр = Т~ и линии 'испарения 5-1. л. 1234Ь, в свою очередь, зависит от положения линии 2-3-4, которое связано с температурой охлаждающей воды (линия Т; = Т",). Экономичность холодильной машины будет возрастать при понижении температуры охлаждающей воды, так как при этом уменьшается работа 1д, затрачиваемая на сжатие хладоагента в компрессоре.

Повышение экономичности установки может быть достигнуто путем переохлаждения хладоагента на выходе из конденсатора. Пере- оХЛаждение можнР получить в специальном теплообменнике-переохладнтеле или в .самом конденсаторе. В случае переохлаждейия площадь, соответствующая количеству теплоты д,', увеличится, достигнув пл. б'Ио'. На зТ-диаграмме процесс'переохлаждения 4-4' практически совпадает в нижней пограничной кривой. Увеличивая глубину дросселировання путем прикрытия регулирующего вентиля, можно понизить температуру хладоагента перед испарителем (см.

процесс 5"-(с на рис. 132, б) и, следовательно, температуру в холодильной камере. Приоткрывая 'вентиль, добиваются повышения температуры Т„„. В рассматриваемой холодильной машине в отличие от газовой вместо детандера применяется дросселирующий вентиль.

Это позволяет существенно упростить конструкцию. С другой стороны, нсполь. Рис. 153. Диаграмма г1яр: а — схема диаграммы; б — пери«рмпрсссирииыа аиип иа х1а р.диагримие ' зование детандера вместо вентиля привело бы к замене необратимого процесса дросселирования 4-5 процессом адиабатного расширения 4-6 в детандере и повышению экономичности холодильной машины за,счет увеличении г!а до значения, определяемого пл. б"гИб'-', и уменьшения затрачиваемой работы на величину работы детандера (пл.

Ь45"'). Однако .создание детандера на жидком (а не газообразном) рабочем теле ,представляет собой технически трудную задачу. Расчеты показывают, что парокомпрессионная холодильная маши' на при малом температурном перепаде термодинамически более совершенна, чем газовая. При большом температурном перепаде более эконаимичной оказывается газовая холодильная машина. Парокомпресснонные машины обычно применяют для получения температур Ти и в пределах от 273 до 153 К.

Расчет парокомпрессионного цикла удобно выполнять, пользуясь зТ-диаграммой с нанесенными на ней линиями ! = сопз1. Наряду с зТ-диаграммой применяются также !р- или (!др-диаграммы. Так, а помощью г !й р-диаграммы можно определить холодильный коэффициент е, без вычисления площадей (рис. 153) в виде отношейия з, = а/Ь = (г, — !а)/ (!а — 1,), Хладоагенты для парокомпрессионных установок должны удов.', летворять определенным требованиям.

Необходимо, чтобы в выбран.) ном интервале температур цикла хладоагент мог существовать в сос,', тоянии влажного пара. Давление насыщенных паров хладоагента в ', этом интервале температур не должно быть слишком низким или слишком высоким (нарушение этого требования привело бы к зна чительному усложнению конструкции холодильной установки). Теплота парообразования хладоагента г при температуре Тх должна быть достаточно высокой. Последнее требование связано с тем, что количество теплоты р.и отбираемое из охлаждаемого объема, зависит от разности энтропий з, — з, (см.

рис. 152, б), а разность з, — з, тем больше, чем больше разность энтропий з, — з„при этом зз — з, = г1Тз. Из этого соотношения видно, что при одном и том же расхо. де хладоагента холодопроизводительность цикла тем выше, чем больше величина г. Одним из лучших хладоагентов является аммиак, используемый широко в промышленных Установках. В бытовых холодильных установках аммиак не применяется из-за токсичности и коррозионной активности. Широкое распространение в качестве хладоагентов получили фторхлорпроизводные простейших предельных углеводородов. Они отличаются химической стойкостью, нетоксичны и не взаимодействуют с материалом конструкции. Температура кипения этих жидкостей изменяется в широких пределах. Установки с такими низкокипящими жидкостями по величине е, мало уступают аммиачным, однако из-за малой теплоты парообразования расход этих хладоагентов по сравнению с аммиаком значительно выше.

й 133. Абсорбционные холодильные машины Одним из видов холодильных машин, потребляющих в процессе своей работы тепловую энергию, являются абсорбционные холодильные машины. Рабочим телом в таких машинах служит влажный пар. Цикл абсорбционной холодильной машины отличается от цикла парокомпрессионной только способом сжатия пара. В абсорбционных холодильных машинах используется явление абсорбции пара раствором. Абсорбцией называется способность некоторых тел при определенных условиях поглощать другие тела.

Напри. мер, пар чистого вещества может быть поглощен (сконденсирован) -.„' этим же веществом в жидком состоянии при условии, что температура жидкости ниже температуры пара. В отличие от этого растворы обладают способностью абсорбировать пар раствора одного состава жидким раствором другого состава даже при нарушении этого условия. Это свойство раствора и используется в рассматриваемых холодильных машинах. Принципиальная схема простейшей абсорбционной холодильной машины изображена на рис, 154. Испарение водоаммиачного раствора с концентрацией аммиака х„ происходит в парогенераторе 1 при давлении р„ и температуре Т,.

При этом на процесс испарения затрачи360 1.вается количество теплоты д„которое подводится горячим теплоно- 1'снтелем. Низкокипящим компонентом раствора является аммиак. Твк , 'как парцнальное давление водяного пара над раствором при темпера- 1,'турах, имеющих место в парогенераторе, очень мало, из,раствора прак1тически выделяется почти чистый аммиачный пар. В конденсаторе 2 при постоянном давлении Р„= сопй и темпера', туре Т, полученный пар превращается в жидкость, а выделившаяся ; в процессе конденсации теплота воспринимается охлаждающей водой. „В редукционном вентиле 3 давление жидкого аммиака Й .-снижается до давления в аб- l соРбеРе б Р, ( Р„, в котоРом Ха,Р, — '' — "' й Р» ' ф~ концентрация раствора поддерживается на уровне х, ) х„.

Этот процесс сопровож- Роаааа д' дается понижением темпера- Р,/~, р. гоааавв туры от Т,. до Т,, После этого образовавшийся влажный пар аммиака поступает в испаритель 4, где его степень сухости увеличивается до едипипы. Количество теплоты д„ „ "' ' ' 0' необходимое для протекания ' ха Р» процесса испарения, подводится к испарителю от тел, йгаалдаюидм находящихся в холодильной ааааа камере 5. Затем полученный рис. 154 Схема простейшей абссрбциоивай в испарителе сухой насыщен- хслсдильнсй машины иый пар при температуре Т, и давлении р, поступает в паровое пространство абсорбера б.

Абсор-, . бер заполнен раствором аммиака. Полученный из этого раствора.пар находится под давлениему', и имеет более высокую температуру, чем вар, поступивший из испарится. Поэтому в соответствии с четвертым свойством растворов холодный пар поглощается раствором. Выделяющаяся при этом теплота абсорбции отводится охлаждающей водой. В процессе работы холодильной машины в парогенераторе и абсорбере поддерживается некоторый постоянный уровень концентрации растворов. С этой целью нз абсорбера б обогащенный аммиаком раствор с помощью насоса 7 в определенном количестве подается в парогенератор А Одновременно раствор аммиака, обедненный вследствие выпаривания, из парогенератора ! направляется в редукпионный вентиль б, дросселнруется от давления р„ до давления р, и поступает в абсорбер б.

Характеристики

Список файлов книги