teplotekhnika (852911), страница 20
Текст из файла (страница 20)
После конденсации жидкий хладагент подвергается дросселированию в специальном клапане 2(процесс 4-5). Полученный влажный парпри давлении рисп поступает в испаритель, где и испаряется при температуре гисп, отбирая теплоту 4, от охлаждаемой среды (процесс 5-1).Удельная холодопроизводител ьность 1 кг рабочего тела в установкетеплота, отводимая в конденсаторе,42 = і2 - із.(5.27)Работа, затрачиваемая на адиабатное сжатие хладагента в компрессоре,[к = і2 - іІ.(5.28)Поскольку в процессе дросселирования энтальпия не изменяется, тоіц=дХолодильный коэффициент рассмотренного теоретического циклапарокомпрессорной холодильной машиныє=%А4І=иҐ-ыд5-ду62%Если известны полная О] и удельная 4] холодопроизводительности,можно вычислить количество хладагента, кг/с, циркулируюшего в машине,Ѕ=2±Ч1(5.30)ІІІМощность, кВт, потребляемая компрессором в теоретическом цикле,НТ = МЅІК.(5.31)Увеличение холодопроизводительности возможно при дополнительном переохлаждении жидкости в конденсаторе (процесс 4'-4 нарис.
5.25).Невыгодность дросселирования, сопровождающегося диссипациейэнергии, по сравнению с адиабатным расширением от давления рк дорис" с производством работы в расширительном цилиндре компенсируется существенным упрощением конструкции и удобством регулирования работы холодильной установки.Цикл абсорбционной холодильной установки. Абсорбционные и пароэжекторные холодильные установки вместо механической энергии используют на привод компрессоров энергию тепловую. Так, рабочим телом абсорбционных холодильных установок является раствор, состояший из двух веществ - холодильного агента и абсорбента, имеющих разные температуры кипения при одном и том же давлении.В абсорбционных машинах в качестве рабочих тел широко при меняют водоаммиачный (Н2О - МНЗ), водобромистолитиевый (ЬіВг - Н2О),фреон-дибутилфтолат (Ф-22 - ДБФ) и другие растворы.В генераторе (кипятильнике) Іфреоновой абсорбционной холодильной машины (рис.
5.26) за счет подвода теплоты при температуре І, и давлении рҐ происходит выпаривание из раствора легкокипящего холодильного агента за счет подвода теплоты, например, от отработавших га-Ч2Рис. 5.26. Схема абсорбционной холодильной машиныІІ2зов ДВС при температуре 1,, Образовавшиеся пары холодильного агентапоступают в конденсатор 2, где, конденсируясь, отдают в окружающуюсреду теплоту 42. В зависимости от температуры среды, охлаждающейконденсатор, в нем поддерживается, как и в генераторе, давление р,Жидкий холодильный агент из конденсатора через турбину (или дрос-сельный клапан) 3 направляется в испаритель 4, где за счет отвода теплоты 4] от охлаждаемого источника происходит кипение холодильногоагента при давлении ра. Давление в испарителе зависит от температурыхолодного источника и равно давлению в абсорбере 5.
Образовавшиесяв испарителе пары поступают в абсорбер, где поглощаются абсорбентом,поступающим из генератора через теплообменник 8 и турбину (илидроссельный клапан) 7. При поглощении пара абсорбентом выделяетсятеплота, отводимая в окружающую среду при температуре Ід.Абсорбент возвращается в генератор насосом 6 через теплообменник.Таким образом, в рассматриваемой схеме генератор как бы служитнагнетательной стороной механического компрессора, вытесняя из раствора пары холодильного агента, а абсорбер играет роль всасывающейстороны компрессора, поглощая эти пары при поступлении их из испарителя.Для при вода насоса может использоваться работа, полученная в турбинах 3 и 7.
Если турбины заменены дроссельными клапанами, то насосприводится в действие посторонним источником энергии, но работа поперекачиванию жидкого абсорбента значительно меньше работы напривод газового компрессора.Основным преимуществом абсорбционных холодильных машин посравнению с компрессионными является замена дорогостоящей механической энергии для получения холода теплотой невысокого темпера-турного уровня.Циклы тепловых насосов. Тепловые насосы работают по таким же циклам, что и холодильные установки, однако предназначены для другихЦелей - для повышения температурного потенциала теплоты и ее последующего использования. Так на судах имеются значительные вторичныеэнергетические ресурсы низкого температурного потенциала (45 60 °С).ТМРис.
5.27. Схема повышениятемпературного уровня теплотысистемы охлаждения ДВС припомощи компрессорного теплового насосаТ234' 5ФА2` чт6ІпрА=А?/\_4 32/'_І5 6<\ 72,Ґ42Ід1/115'іНЗТеплоту повышенного температурного потенциала, полученную спомошью тепловых насосов, можно использовать как для нужд отопления в системах теплоснабжения, так и для получения электроэнергии втурбогенераторе.Эффективность теплового насоса характеризуется коэффициентомтрансформации теплоты, который иногда называют отопительным ко= 42/ І ІЦІ = І + є.эффициентомцчОдинаковость циклов холодильных установок и тепловых насосовпозволяет в зависимости от требуемых целей и температур использоватьодни и те же установки, например, как в режиме кондиционированиявоздуха, так и в режиме отопления.Идеальный цикл компрессорного теплового насоса, повышаюшеготемпературный уровень теплоты охлаждения дизеля с целью заменывспомогательного отопительного котла, представлен на рис.
5.27 (рК и рн -давления соответственно в компрессоре и насосе).Теплота 42 передается на потребитель при повышенной температуреТ2. Для реальных тепловых насосов коэффициент трансформации теп= 3 + 5. Это означает, что при затрате | кВтлоты находится в пределахнамеханической энергии (работы) можно получить 3 + 5 кВт теплоты невысокого температурного потенциала (Т2), используя еще более низко-потенциальную теплоту с температурой Т0 или Т'.Тепловые насосы являются чрезвычайно перспективными машинами, которые могут значительно увеличить эффективность использования энергии во многих сферах народного хозяйства.ГЛАВА бТЕРМФДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХУСТРОЙСТВ6.1. Второе начало термодинамики для необратимых процессов.Закон возрастания энтропииСформулируем предварительно аналитическое выражение второго начала термодинамики для равновесных (обратимых) процессов и циклов.Термический КПД цикла Карно ц,К= І - 'ды/сд = | - Т2/ТІ.
Из этого выражения следует '(12 | /с1І = Т2/ТІ или кд/ТІ - '42 І /Т2 = О.С учетом знака теплоты 42 последнее уравнение записывается так:41/Т1+Ч2/Т2=0 ИЛИ 2(Ч/Т)=0.ІІ4Рис. 6.1. Разделение произвольногоЦиклаЖ\\ \ \ЧцҐЅСледовательно, в цикле Карно сумма приведенных теплот ц/Тобоихисточников равна нулю. Этот вывод справедлив и для любых других обратимых процессов.Действительно, если произвольный обратимый цикл (рис. 6.1) раз-бить адиабатами на п элементарных циклов, то при п -› <×› получим слияние элементарных изотерм в линию произвольного цикла.
Для каждогоэлементарного і-го цикла Карно справедливо выражение 2 (64/ ТІ.) = О.Для совокупности элементарных циклов, а следовательно, и для рассматриваемого произвольного цикла, можем записатьІ: пЧідЧ2-=0при п-›<><›ф-=О.. =І 7]-_ТПриведенный интеграл носит название интеграла Клаузиуса. Он является характеристикой любого обратимого цикла. Интеграл Клаузиусаможно рассматривать как математическую формулировку второго начала термодинамики для обратимых циклов.Действительно, как указывалось ранее, для того чтобы сумма членоввида (14/ Т равнялась нулю, необходимо иметь в цикле участки с подводом теплоты ((14 > 0) и участки с ее отводом ((14 < О), т.е.
этим самым утверждается невозможность осуществления цикла с одним источникомтеплоты.Если интеграл, взятый по замкнутому контуру, равен нулю, то подынтегральное выражение єіц/Тявляется полным дифференциалом некоторой функции, которая ранее была названа энтропией. С учетом понятияэнтропии уравнение запишетсяфЕТ-ЁІ-=фсіз=0.(6.1)Из (6.1) следует, что в системе тел, с помошью которых осуществляется произвольный обратимый цикл, одни тела получают теплоту, и ихэнтропия растет, другие отдают теплоту, и их энтропия уменьшается. Однако суммарное изменение энтропии системы при обратимом циклеравно нулю (сІЅсисТ = О).115ТРис. 6.2.
Циклы механически обратимогои необратимого процессовТеперь рассмотрим, как изменяется энтропия системы при протекании в ней реальных необратимых процессов и циклов.Рассмотрим два частных случая протекания необратимых процессов.І. Механически необратимый процесс. В цилиндре с теплонепроницаемыми стенками происходит расширение газа. Поршень перемещаетсяиз начального состояния І (рис. 6.2) в конечное, в одном случае беско-нечно медленно (обратимый процесс), в другом - с конечной скоростью(необратимый процесс).
Удельный обьем в начале процесса ид, в конце »2.Обратимый адиабатный процесс 1-2 изображается линией Ѕ = сопЅІ.Вследствие конечной скорости движения поршня в газе происходятзавихрения и связанное с ними трение между слоями. На преодолениесил трения затрачивается часть работы расширения, которая при затухании завихрений переходит в теплоту, идущую на увеличение внутреннейэнергии тела.
В результате этого, когда расширение закончится и поршень остановится, температура Т2н будет больше, чем в конце обрати-мого процесса при том же удельном объеме у2.Точку 2н, определяющую состояние газа в конце необратимого расширения, найдем на пересечении изотермы Т2н и изохоры »2. Как видноиз рис. 6.2, энтропия возросла на величину Аз = 32" - 32, хотя теплота кгазу не подводилась. Площадь под линией І-2н характеризует величинунедополученной работы расширения, работы преодоления сил трения,перешедшей в теплоту трения.Такой же результат (увеличение энтропии, площадь, характеризующая теплоту трения) получили бы в случае сжатия (процессы 3-4 и3-4н).2. Термический необратимый процесс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
