krio_bilety_poryadok (1171276), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Путиповышения эффективности низкотемпературных установок. =кили Г =°к – определяется Tконденсации и T испаренияк ==хн= − х к − нхсж° [– холодильный коэффициенткДжкг жидк.] – работа, затрачиваемая на получение кг жидкости − минимальная работа ожижения газаПовышение эффективности.Следует уменьшать следующие потери:6) Неидеальность теплообмена (недорекуперация на концахтеплообменника)7) Гидравлические потери из-за движения потока по каналутеплообменника8) Теплоприток из окружающей среды9) Тепловые потери из-за переноса теплоты с тёплого концатеплообменника к холодному за счёт теплопроводноститеплопередающей стенки10)Неравновесность из-за утечек, перетечек потоков междусобой (извне и внутри теплообменника за счёт неплотностей)3) Рефрижераторный цикл простого дросселирования.
Схема,изображение на TS диаграмме. Последовательность расчёт.Основные характеристики.Криогенный цикл простого дросселирования.Рефрижераторный режим.Рисунок 125. Криогенный дроссельный цикл.Уравнение теплового баланса низкотемпературной части установки.ℎ1 − о.с. + х = ℎ5 ⇒ х = (ℎ5 − ℎ1) − о.с. = ℎ5 − ℎ1′ + ℎ1′ − ℎ1= (ℎ1′ − ℎ1 ) − (ℎ1′ − ℎ5 )Рисунок 126.
Недорекуперация.ℎ1′ − ℎ1 = ∆ℎ 1 – тепловой эффектдросселирования (теоретическаяхолодопроизводительностькомпрессора)ℎ1′ − ℎ5 = 5∆н – потери вследствиенедорекуперации обратного потока натёплом конце теплообменника2) = ∆ℎ 1 − (5 ∆н + о.с. ) – полная холодопроизводительность∆ℎ 1 – теоретическая холодопроизводительность(5∆н + о.с.) – потериХолодопроизводящий процесс – изотермическое сжатие вкомпрессоре, если оно происходит ниже линии инверсии.Посколькуизотермическое сжатие обычно происходит при о.с., то цикл простогодросселирования не пригоден для трёх рабочих веществ: Ne, H2, He.Если х < 0 это значит, что величина потерь превышает величину∆ℎ 1 ⇒3) потери слишком велики;4) ∆ℎ 1 – слишком мала; вследствие неправильного выборапараметров цикла; либо рабочего вещества;Затрачиваемая работа: в данном случае это работа сжатия вкомпрессоре.4)5) = сж = =к ln(н)всиз=х– степень термодинамическогосовершенствак =3= − 1 − 3<----- Зависимость параметров цикла отдавления нагнетания.БИЛЕТ 241)2)3)БИЛЕТ 25(ТРЕБУЕТСЯ УТОЧНЕНИЕ, ПО ПОЛНОТЕ ВТОРОЙ ЧАСТИПЕРВОГО ВОПРОСА и ВТОРОГО ВОПРОСА)1) Равновесное адиабатное расширение газа (s-const).
Зависимость αsот давления и температуры.Процесс расширения газа в адиабатных условиях, т. е. при отсутствиивнешнего теплообмена, может протекать без изменения энтропии только приотсутствии, каких бы то ни было внутренних процессов трения. В связи сэтим для удовлетворения условия s = const необходимо всю энергию сжатогогаза преобразовать во внешнюю работу без потерь.При этом уменьшение внутренней энергии газа максимально (по сравнению сдругими процессами расширения при одинаковых начальных параметрах истепени расширения); поэтому такой процесс сопровождается наибольшимснижением температурыДифференциальный эффект понижения температуры (Изменениетемпературы в изоэнтропном процессе в открытой и закрытой системаходинаковое и определяется выражением): = ( ) 2) Основные принципы построения низкотемпературной установки,использующей магнитокалорический эффект.Магнитокалорический эффект– Ряд материалов, обладающихпарамагнитными свойствами, вблизи температуры точки Кюри обладаютследующими свойствами – при наложении внешнего магнитного поля ихтемпература повышается.
При снятии магнитного поля температурапонижается. Подавляющее большинство таких веществ – соединениягадолиния.Т , К2QтВ=3 ТлB=0 ТлТнТх314QхSМагнитокалорическое охлаждениеПерепадтемператур приразмагничиваниинаходится винтервале от 0.3 до40К.3) Идеальный и реальный циклы парокомпрессионной машины.Цикл называется парокомпрессионным, так как на всасывание компрессоруподаётся пар рабочего вещества.Основными характеристиками данного цикла являются:3.
Полезная холодопроизводительность х = ℎ4 − ℎ3 = ℎ4 − ℎ2 равнаятеплоте, подводимой к испарителю машины.4. сж – работа сжатия в компрессоре сж = = ℎ1 − ℎ4 ; = х –холодильный коэффициент5. Степень термодинамического совершенства =сжкРеальный циклИдеальный циклВ реальности в испарителе происходит некоторый перегрев полученногопара относительно исп; ∆перегреваПри слабом перегреве или его отсутствии возможно попадание жидкости навсасывание в компрессор.При большом перегреве увеличивается температура нанагнетании компрессора, что приведёт к аномальному нагреву частей компрессора.Если компрессор герметичный или полугерметичный и охлаждение обмотокэлектрического двигателя осуществляется газом хладагента, выходящего изиспарителя, то при большом перегреве ухудшается охлаждение обмотокэлектрического двигателя, что приведёт к увеличению T обмотки и еёсопротивления, т.е.
к увеличению потребляемой электрической мощности.В конденсаторе происходит не только охлаждение газа и его последующаяконденсация, но и охлаждение полученной жидкости. Величина переохлажденияотносительно температуры конденсации составляет 4 … 7℃.БИЛЕТ 261) Связь αs и αh и сравнение их значений в зависимости оттемпературы и давления.
= ( ) ( ) − = − = > 0 ( ) − > 0,() − =но − > 0Дифференциальный эффект изоэнтропного расширения всегдабольше аналогичного эффекта про дросселировании.Сравнение изменения температуры в процесседросселирования и изоэнтропного расширения.Рисунок 90. Сравнениеинтегральных эффектов h=constи s=const.Пример: , Кн , МПак , МПа∆ , К∆ , К30050,120393001011481620050,1122,762320010196,244015050,172,765015010146,2446,2410050,122,7622,76Для низких начальных температур процессов расширения ∆ придросселировании и изоэнтропном расширении одинаков.Конец обоих расширений приходится в двухфазную область.Рисунок 91.Детандирование в п+жобласть.Перепад температуры приS=const расширенииуменьшается при понижении температуры начала расширения. Этообуславливается тем, что на TS – диаграмме с повышениемтемпературы изобары идут более круто.Рисунок 92.Зависимостьинтегральногоэффектадетандирования отначальнойтемпературы.С повышением начального давления перепад ∆ уменьшается.Является следствием того, что изобары в области высоких давленийрасположены более густо.Рисунок 93.Зависимостьинтегральногоэффектадетандированияот начальногодавления.Общий вывод:исходя из вышеперечисленной зависимости, детандированиецелесообразно проводить при высокой начальной температурепроцесса расширения в области невысоких давлений окончаниярасширения.Для воздушных турбохолодильных машин реализуется циклДубинского в ряде случаев, где давление расширения нижеатмосферного.2) Термоэлектрическое охлаждение.Термоэлектрический эффект Пельтье.При подведении постоянного электрического тока к проводнику, состоящемуиз двух разных материалов, на одном спае происходит понижениетемпературы, на другом повышение.Тг2 мат.1 мат.Т х Т о.
с.ТхТ г Т о.с.Рисунок 118. Эффект Пельтье.Теплота, которая может быть подведена к холодному концу спая определяется последующей формеQх.о. (1 2 ) ITх , где 1 , 2 – величины термоэдс на теплом конце и холодных спаяхДанная величина Qх .о.
является теоретической. Реальная холодопроизводительностьменьше на величину потерь Qх Qх .о. (Q Дж Q ) ,где Q Дж – Джоулева теплота, Q –теплопритоки от теплопроводности.Q Дж 1 2I R ;2Q k (Т г Т к ), k Qх (1 2 ) IТ х Sl1 2I R k (Tг Т х )2Т , КТ Т о.с. Т х6040Qх 0Qх 1ВтQх 2 Вт20Qх 3ВтРисунок 119. Зависимостьперепада температур от тока.I, А4080 холодопроизводительности увеличивается1) С падением полезнойтемпературный перепад.2) Величина силы тока имеет оптимальное значение, при которомдостигается максимум перепада температур.3) Величина силы тока для термоэлектрического элемента имеет достаточнобольшие значения, т.е. для работы термоэлектрического элемента требуетсяспециальный источник постоянного тока.Материалы – полупроводники: Bi(Висмут),Te(Теллур),Sb(Сурьма).Основной недостаток – постоянный перепад температур между горячим ихолодным спаем.Для уменьшения тока и увеличения перепада температур используютсямногоступенчатые батареи термоэлемента.
С помощью такого способаможно получить температуру порядка 180К. Холодильный коэффициенттермоэлектрических холодильников крайне невелик – не более 15% дляодноступенчатого холодильника.3) Основные принципы построения низкотемпературных циклов.БИЛЕТ 271) Изотермическое сжатие в компрессоре идеальных и реальныхгазовИзотермическое сжатие в компрессоре.Рисунок 63.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
