ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫХОЛОДИЛЬНИКА
Цель работы: определение характеристик компрессионного холодильника.
Литература: 1. А.К. Кикоин, А.А. Кикоин. Молекулярная физика, М,1976г.
2. В.Ф. Яковлев, Курс физики. Молекулярная физика,
«Просвещение», М., 1976 г.
Оборудование: Холодильник «Саратов», амперметр, вольтметр, сосуд, наполненный водой, мешалка, термометр, часы.
Введение
Самопроизвольный переход теплоты от холодного тела к более горячему невозможен. Это, однако, не означает, что «принудительная», то есть происходящая за счёт совершения работы, теплопередача от холодного тела невозможна. Именно такого рода процесс лежит в основе устройства холодильных машин и установок.
Рассмотрим устройство и принцип действия компрессионных холодильных машин и установок. Заметим, что большинство бытовых холодильников («Саратов», «Зил» и др.) компрессионные холодильные машины.
 |
Схема устройства компрессионной холодильной машины показана на рис.1. Эта машина представляет собой замкнутую систему, состоящую из соединённых последовательно трубопроводами компрессора, испарителя и конденсатора. Участок трубопровода между испарителем и конденсатором выполнен в виде трубки малого сечения. Система заполняется рабочим телом, называемым хладоагентом. В качестве хладоагента обычно применяется фреон-12 (F2 Cl2), - дифтордихлорметан. Он безвреден, взрывобезопасен, не имеет запаха и обладает довольно низкой температурой кипения – 29.8 0С при атмосферном давлении.
При работе компрессора происходит отсасывание паров фреона из испарителя. Наличие капиллярной трубки способствует созданию необходимого для работы холодильника перепада давления между испарителем и конденсатором.
В испарителе из-за пониженного давления происходит кипение фреона. Пусть параметры паров фреона в испарителе Р2, Т2. Теплота Q2,
необходимая для кипения фреона, заимствуется из окружающей среды. Обычно это воздух в холодильном шкафу.
За счёт работы, совершаемой двигателем компрессора, пары фреона, отсосанные из испарителя, сжимаются до некоторого давления, температура их повышается. Попадая в конденсатор – теплообменник с большой поверхностью, омываемый проточной водой или охлаждаемый за счёт естественной циркуляцией воздуха- пары фреона охлаждаются, отдавая часть тепла окружающей среде. Это вызывает конденсацию паров фреона при постоянном давлении Р1, поддерживаемом за счёт работы компрессора.
После прохождения фреона через капиллярную трубку давление снижается от значения Р1 до давления испарителя Р2. Жидкий фреон в области низкого давления в испарителе кипит, вследствие чего его температура и вместе с тем температура испарителя понижается. Такая циркуляция фреона происходит непрерывно, пока работает компрессор.
Холодильная машина переносит тепло Q2, отнятое у среды, окружающей испаритель, к среде, окружающей конденсатор. В конденсаторе выделяется количество теплоты Q1, равное Q2+A, где А – работа, совершённая двигателем компрессора. Экономичность холодильника определяется холодильным коэффициентом Е, равным отношению количества теплоты Q2,отнятого от охлаждаемого тела к количеству работы, совершённой при этом двигателем компрессора:
(1)
Холодильный коэффициент показывает, какое количество теплоты отнимается от охлаждаемого тела при затрате единицы работы. Хо-
 |
лодильный коэффициент реальной машины не может быть больше величины:
соответствующей идеальной холодильной машины, совершающей цикл Карно.
Другая практически важная характеристика холодильной машины - её хладопроизводительность – количество тепла, отнимаемое у охлаждаемого тела за единицу времени:
(2)
В технике хладопроизводительность измеряется в джоуль - часах.
Описание экспериментальной установки
В качестве холодильной установки используется холодильный агрегат бытового холодильника «Саратов 11». Испаритель помещён в теплоизолированный полиэтиленовый сосуд, наполненный водой (рис.2).
Масса сосуда m и масса воды М. В сосуде имеется термометр, небольшая мешалка К, служащая для перемешивания воды. Мешалка приводится во вращение небольшим электродвигателем Д. Пульт управления холодильником и мешалкой вынесен на верхнюю крышку холодильного шкафа.