teplotekhnika (852911), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Сравнительная391оценка удельной холодопроизводительности ожижительных установокиногда производится по коэффициенту сжижения (отношение долисжиженного газа к І кг сжимаемого газа).Эффективность установок, вырабатываюших холод при одинаковойтемпературе, оценивается либо холодильным коэффициентом є = О/ІУД ==4/1\/д (отношение І Вт холодопроизводительности к 1 Вт мощности),-А' /4(отношение 1 Вт мошлибо удельным расходом энергии (р= Н /Оности к І Вт холодопроизводительности). Установки, вырабатываюшиехолод на разных температурных уровнях, и технологические низкотемпературные установки оцениваются по степени их термодинамическогосовершенствапт = і = ш.
= їш,єтах( 1 5.76)~дФгде єтах и (ртіп - показатели є и (р для термодинамически абсолютно совершенной установки, в которой тот же эффект достигается с минимальной затратой энергии.ЗдесьФо=~тіп=Птігм8типсЧ~так =О__Ч.“ті”М.тІП(15.77)Значением пт учитываются все потери мощности как внутренние,присущие внутренним рабочим процессам, так и внешние, обусловленные конкретными условиями использования вырабатываемого холода,т.е. условиями сопряжения установки с охлаждаемым или термостатиру-емым телом', а таюке с окружающей средой.Криостатирование - поддержание охлажденных тел при постояннойнизкой температуре.
Оно обеспечивает передачу теплоты 4, выделяющейся внутри или притекаюшей снаружи из-за несовершенства изоляции, в окружающую среду.Охлаждение и ожижение газов (или вымораживание) - понижениетемпературы газов при р = сопЅІ или У = сопЅІ вплоть до температурыконденсации и их конденсация, достигаемые с помощью холодильныхили криогенных установок.Если холодильная или криогенная установка работает благодаря подводу теплоты от источника, температура которого выше температуры окружающей среды Т , то для оценки степени термодинамического соверІ Термостатируемое тело - тело, температура которого поддерживается постоянной.392шенства таких установок удобно использовать эксергетический анализ(см.
подразд. 6.4, 6.5).При эксергетическом анализе обратных циклов необходимо иметь ввиду, что весь цикл или часть его процессов располагается ниже температуры окружающей среды. В этом случае окружающая среда приобретаетнекоторую работоспособность по отношению к рабочему веществу, температура которого ниже температуры окружающей среды, однако следуетучитывать, что эта работоспособносгь получена за счет прямого цикла.Холодильные машины и установки.
Отечественная промышленностьвыпускает холодильные установки в широком диапазоне температурконденсации ТК и испарения 7"и с поршневыми или винтовыми компрессорами, а также с турбокомпрессорами холодопроизводительностью отнескольких ватт до 6500 кВт. Наряду с компрессорными машинами выпускаются теплоиспользуюшие абсорбционные бромисто-литиевые ипароводяные эжекторные холодильные машины. Производятся холодильные установки для сжижения углекислоты и производства сухогольда, льдогенераторы, термобарокамеры, кондиционеры, тепловые насосы и другое оборудование.
В нашей стране впервые были созданы оригинальные регенеративные воздушные холодильные машины с вакуумным циклом.Широкое применение получило использование холода на транспорте. Серийно выпускаются судовые, автомобильные, железнодорожные идругие транспортные холодильные установки.Холодильный транспорт предназначен для перевозки скоропортящихся пищевых продуктов (мяса, рыбы, фруктов) при температуре,обеспечивающей сохранение хорошего качества этих продуктов от момента их производства до потребления, оборудованные холодильнымиустановками, холодильно-нагревательными машинами, обогревательными установками или системами охлаждения с применением охлаждаюших смесей, водного или сухого льда (СО2), сжиженных газов.
В изо-термических вагонах, автомобилях, судах и контейнерах температура охлаждаемого помещения поддерживается постоянной.Наиболее перспективным является применение рефрижераторныхконтейнеров, что позволяет повысить интенсивность погрузочно-разгрузочных работ (судно - вагон, судно - автомобиль, вагон - автомо-биль) и сократить затраты на складские операции. При этом достигаетсяэкономия тары, сокращается количество рабочей силы, улучшается сохранность грузов за счет более высокой скорости доставки.В настоящее время наиболее экономичными являются вагоны-термосы. Вагоны-термосы не имеют охлаждающих устройств и предназначены для перевозки скоропортящихся грузов (кроме свежих фруктов иовощей) на близкие расстояния (внутриобластные, внутригородские перевозки), а также для дальних перевозок консервов в весенний и осен-393ний периоды, животных жиров и замороженных грузов в зимний периодгода (при температуре охлаждаемого помещения О -20 °С в летний период) и грузов, требующих обогрева (при температуре помещения до+14 °С в зимний период), используют изотермические вагоны, автомобили, суда и контейнеры.Развитие холодильного машиностроения идет по пути создания компрессоров со встроенными электродвигателями не только для малых, но исредних и крупных агрегатов.
Это позволяет уменьшить размеры машин,улучшить охлаждение обмоток электродвигателя, повысить их надежность иуменьшить стоимость. Возрастающая потребность в больших количествахискусственного холода обусловливает развитие турбохолодильных машинповышенной мощности. В большом количестве производятся бытовые хо-лодильники и кондиционеры разнообразных типов. Важное значение приобретают холодильные машины, работающие за счет использования вторичных энергоресурсов. Тепловые насосы находят применение для отопления икондиционирования жилых помещений.
Большинство холодильных машинполностью автоматизированы, с регулируемой холодопроизводительносгью, чем обеспечивается сокращение затрат на обслуживание.Эффективность работы холодильной установки в значительной степени зависит от свойств используемого в ней хладагента. Наиболее распространенными хладагентами являются хладон 12 (К 12), хладон 22 (1222)и аммиак (К717). Кроме того, рабочими телами в холодильных машинахслужит вода (К718) в абсорбционных бромисто-литиевых и пароэжекторных машинах, пропан (12290) в пропановых турбохолодильных установках, воздух в воздушных холодильных машинах, полупроводники вмалогабаритных холодильных установках и приборах, а также хладагенты 13 (КІЗ), хладон 14202142) и др.
К основным требованиям, предъявляемым к хладагенту, следует отнести:Ф обеспечение высокой термодинамической эффективности всехрабочих процессов и цикла в целом в заданном диапазоне темпеРаТУРїдоступность;нетоксичность;инертность к конструкционным материалам и маслам;пожаро- и взрывобезопасность.Рассмотрим некоторые наиболее распространенные типы холодильных установок.Воздушные холодильные установки.
В качестве рабочего тела в холодильной установке может использоваться воздух. В этом процессе подвод и отвод теплоты осуществляются, в отличие от цикла Карно, не визотермических процессах, а в изобарных.В воздушной холодильной установке используется охлаждающий эффект расширения сжатого воздуха. На рис. 15.37 приведена принципи394під-Е]Рис. 15.37. Схема воздушнойхолодильной установки®уЗ®альная схема воздушной холодильной установки. В компрессоре 2 воздухот начального давления р0 и температуры Т0 сжимается до давления рк.При этом температура воздуха ТК будет значительно выше температурыокружающей среды. Сжатый воздух поступает в теплообменник 3, охла-ждается окружающим воздухом или водой до температуры Т, теряя приэтом теплоту 01. Сжатый и охлажденный воздух поступает в детандер 4,в котором расширяется до начального давления ро.
В процессе расширения воздуха его температура падает значительно ниже температуры окружающей среды. Из детандера холодный воздух поступает в охлаждаемоепомещение (холодильную камеру) 1, охлаждает окружающие предметы,получая от них теплоту 02, нагревается до температуры ТІ и вновь поступает в компрессор. Цифры 1-4 в кружках соответствуют параметрам характерных точек теоретического цикла и показывают изменение параметров воздуха после окончания процесса в элементе холодильной установки.На рис.
15.38 показан теоретический цикл воздушной холодильнойустановки в системах координат р-у и Т-Ѕ. Линия 5-1 характеризуетпроцесс всасывания воздуха в компрессор, І-2 - процесс сжатия, 2-6 процесс нагнетания (выталкивания) воздуха из компрессора в теплообменник, 3-4 - адиабатное расширение, 3-6 - вход воздуха в детандер,5-4 - выход воздуха из детандера.Поскольку работа расширения в адиабатном процессе совершается засчет внутренней энергии рабочего тела, температура последнего падает.Кроме того, учитывая, что поступающий в расширительный цилиндрвоздух был предварительно охлажден в теплообменнике, температура рабочего тела на выходе из детандера оказывается существенно ниже температуры находящихся в холодильной камере І (см. рис.
15.37) и подлежащих охлаждению предметов. Благодаря этому в последующем изобарном процессе 4-1 (см. рис. 15.38) рабочее тело отбирает у них теплоту инагревается до исходной температуры ТІ. При этом в Т-Ѕ-координатахзаштрихованная площадь под изобарой эквивалентна отобранной у ох-лаждаемого объема теплоте 02.395Рис. 15.38. Теоретический Цикл воздушной холодильной установки в системах координат р-у и Т-зПлощадь І~`5_І_2_6 эквивалентна работе, затраченной на привод компрессора, а заштрихованная площадь Р6_3_4_5 эквивалентна работе, полученной в детандере.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
