Тепловая диаграмма Lg p - i .

Диаграмма lg p-i. При расчётах рабочего холодильного процесса исходят из условия установившегося теплового состояния холодильной установки, когда в единицу времени через каждый её элемент проходит постоянное количество хладагента. Расчёт такого процесса заключается в определении количества отводимой от конденсатора и подводимой к испарителю теплоты при условии постоянных температур t 0 и t к и давлений р 0 и рк, а также в определении количества теплоты, полученной в результате сжатия паров в компрессоре.

Для упрощения тепловых расчётов холодильного процесса применяется lg p-i диаграмма. На её горизонтальной оси отложены значения энтальпий хладагента i в кДж/кг, а на вертикальной – давление р в Па в логарифмическом масштабе для лучшего использования площади диаграммы.

Сетка диаграммы образована изобарами (р = const) и изоэнтальпами (i = const). На диаграмме нанесены нижняя (х = 0) и верхняя (х = 1) пограничные кривые, между которыми находится область влажного пара. Левая пограничная кривая отделяет область влажного пара от области переохлаждённой жидкости. Правая пограничная кривая отделяет область влажного пара от области перегретого пара.

Изотермы в обл. влажного пара расположены параллельно горизонтальной оси и совпадают с изобарами. В области перегретого пара они круто опускаются вниз, а в области переохлаждённой жид-сти круто поднимаются вверх.

Изоэнтропы (s = const) и изохоры (ʋ = const) – восходящие кривые, расположенные под углом к горизонтали. При этом линии s = const поднимаются более круто по сравнению с линиями ʋ = const по отношению к оси энтальпий.

Основным преимуществом lg p-i диаграммы перед T-s диаграммой является то, что работа и количество теплоты характеризуются отрезками по оси абсцисс, а не площадями. lg p-i диаграммы строят отдельно для каждого холодильного агента.

 

7.Холодильный цикл Карно.

Холодильный цикл Карно. Цикл Карно в диаграмме Т -s. Он состоит из двух изотермических и двух адиабатных процессов. В изотермическом процессе 4-1 к рабочему телу подводится количество теплоты q 0 (площадь 4-1- а -b), отнимаемое от источника теплоты низкой температуры T 0.

В адиабатном процессе 1-2 рабочее тело сжимается компрессором от начального p 0 до конечного давления p к. При этом его темп-ра повышается от T 0 до темп-ры окруж. среды или источника высокой температуры T к. На сжатие затрачивается работа l сж.

В изотермическом процессе 2-3 рабочее тело отдает источнику высокой темп-ры T к теплоту q к (площадь 2-3-b-a). Для того чтобы рабочее тело снова могло отнимать теплотуот источника низкой температуры, оно адиабатно расширяется в детандере(процесс 3-4) от давления p к до p 0, при этом его темп-ра уменьшается от T к до T 0, а рабочее тело совершает работу lp. В результате осуществления обратного цикла теплота q 0 отводится от источника низкой темп-ры T 0 и передается источнику высокой темп-ры T к. Для этого затрачивается работа цикла l ц, равная разности затраченной в компрессоре и полученной в детандере работ: l ц = l сж - l р.

Баланс холодильной машины q 0 + l ц = q к. Следовательно, величина l ц соответствует площади 1-2-3-4, равной разности площадей 2-3-b- а и 4-1- a-b.

Эффективность холодильного цикла оценивается холодильным коэффициентом ɛ – отношением количества теплоты, отведенного от охлаждаемого источника, к затраченной работе: ɛ = l ц / q 0. Подставляя значение l ц:

Выражение показывает, что холодильный коэффициент цикла Карно не зависит от физических свойств рабочего тела, а явл. лишь функцией темп-р T 0 и T к. Он тем больше, чем выше T 0 и чем ниже T к. В действительных условиях работы источником низкой температуры является охлаждаемое тело – воздух, вода, рассол, продукт, грунт и т.д., а источником высокой температуры – охлаждающая среда (вода или воздух).

Чем больше холодильный коэффициент, тем меньше работы затрачивается на получение единицы холода, т. е. тем выше экономичность работы холодильной машины.

8.Цикл теплового насоса.

Цикл теплового насоса.

Цикл, в котором окружающая среда будет холодным источником, и его назначение – получить теплоту с температурой t < t окр. ср называется циклом теплового насоса. Цикл Карно для теплового насоса изображается в диаграмме T-s совершенно так же, как и для холодильной машины.

Эффективность этого цикла оценивается отношением полученной теплоты к затраченной работе, называемым коэффициентом преобразования или коэффициентом отопления:

Коэффициент преобразования характеризует затрату работы на получение единицы теплоты в заданных условиях. Его можно выразить через температуры путем подстановки вместо l ц разности q к - q 0:

Выражение показывает, что чем выше температура нагреваемого тела T к и ниже Токр. ср, тем меньше коэффициент преобразования, следовательно, тем больше работы затрачивается на получение единицы теплоты. Из (2.4) путем деления обеих частей равенства на l ц получим μ = ɛ +1.

9.Комбинированный цикл.

Комбинированный цикл. Осуществляя обратный цикл, можно одновременно получить холод и теплоту. Такой цикл называется обратным комбинированным или теплофикационным. Он состоит из двух циклов: холодильного 1-2-3-4 и теплового насоса 2-5-6-3. Обратный комбинированный цикл эффективнее двух отдельных циклов, так как в нем используется теплота на обоих температурных уровнях.

В обратном комбинированном цикле Карно в процессе 4-1 при температуре T 0 подводится теплота q 0, соответствующая площади 4-1- а -b, а в процессе 5-6 при температуре T к отводится теплота q к, соответствующая площади 5-6-b- а. В цикле затрачивается работа l ц, измеряемая площадью 1-5-6-4. Основание а -b этих площадей одно и то же, и они пропорциональны своим высотам.

Из соотношение количеств теплоты, отдаваемых в теплонасосном и получаемых в холодильном циклах:

Машины, работающие по комбинированному циклу, применяются для охлаждения и отопления помещений.