Циклы холодильных установок
Холодильная установка предназначена для искусственного охлаждения помещений и различных тел.
В качестве рабочего тела холодильной установки используется холодильный агент (пары аммиака, углекислоты, фреонов).
Классификация холодильных установок:
1) компрессорные установки:
- газовые (воздушные);
- паровые;
2) абсорбционные установки.
Холодильная установка работает по обратному (холодильному) циклу Карно.
Состоит из двух адиабат, но цикл протекает против хода часовой стрелки.
2 - 3 - расширение хладагента с подводом теплоты q2 при T1 = const;
3 - 4 - адиабатное сжатие хладагента;
4 - 1 - изотермическое сжатие хладагента с отводом теплоты q1 при T1 = const;
1 - 2 - адиабатное расширение хладагента.
Основные характеристики холодильной установки:
1) Холодопроизводительность - отношение количества отводимой теплоты от охлаждаемого тела по времени.
2) Удельное количество отводимой теплоты - отношение количества отводимой теплоты от охлаждаемого тела к массе холодильного агента.
3) Холодильный коэффициент - отношение количества теплоты, отведенной в цикле, к затраченной работе.
Холодильный коэффициент цикла Карно - наибольший.
Холодильный коэффициент связан с термическим КПД:
Цикл воздушной компрессорной холодильной установки
Схема устройства:
1 - холодильная камера;
2 - компрессор;
3 - холодильник;
4 - турбодетандер (расширительная машина).
Холодильная установка состоит из холодильной камеры, внутри которой по трубам проходит охлажденный воздух, забирая теплоту из холодильной камеры. Нагретый воздух из холодильной камеры поступает в компрессор, где сжимается, и отправляется в холодильник. Внутри холодильника расположены трубы с проточной охлаждающей водой. Соприкасаясь со стенками этих труб, воздух охлаждается и поступает в турбодетандер, где расширяется с дальнейшим понижением температуры до давления, при котором поступает в холодильную камеру.
4 - 1 - изобарное расширение воздуха в холодильной камере (подвод тепла);
1 - 2 - адиабатное сжатие в компрессоре;
2 - 3 - изобарный отвод теплоты в холодильнике;
3 - 4 - адиабатное расширение в детандере.
Количество отведенной теплоты:
Количество подведенной теплоты:
Работа цикла:
Холодильный коэффициент цикла:
Недостатки:
− малая удельная теплоемкость воздуха (необходимы большие объемы);
− громоздкость, стоимость, дополнительные трудности в эксплуатации.
Цикл паровой компрессорной холодильной установки
Рабочим телом (хладагентом) являются пары фреонов, аммиака, углеводороды.
Схема установки:
1 - холодильная камера;
2 - компрессор;
3 - холодильник (испаритель);
4 - дроссельный клапан.
Компрессор засасывает из испарителя влажный насыщенный пар хладагента и сжимает его до давления р2. Из компрессора пар поступает в холодильник, где конденсируется, отдавая теплоту окружающей среде.
Затем жидкий агент подвергается дросселированию, при этом часть жидкости превращается в пар. Давление уменьшается до начального, а температура принимает значение, соответствующее давлению насыщения. Далее агент в виде влажного пара направляется в испаритель, где происходит отвод тепла от охлаждаемой среды.
3 - 2 - изобарно-изотермический подвод теплоты в холодильной камере;
2 - 1 - адиабатное сжатие в компрессоре;
1 - 4 - изобарно-изотермический отвод теплоты в холодильнике;
4 - 3’ - адиабатное расширение в дроссельном клапане.
Количество отведенной теплоты:
Количество подведенной теплоты:
Холодильный коэффициент:
