Материал: Лекция 8

воды сначала охлаждается в изобарном процессе 2-3 до состояния сухого насыщенного пара, а затем в изобарно-изотермическом процессе 3-4 конденсируется до состояния кипящей жидкости. При этом к охлаждающей воде отводится теплота q₁.

Д

Рис. 8.5. Цикл ПКХУ в координатах рv	Рис. 8.6. Цикл ПКХУ в координатах Тs

ля снижения давления, а, следовательно, и температуры, жидкий холодильный агент дросселируется в регулировочном дроссельном вентиле 4. Процесс дросселирования протекает при постоянной энтальпии и, как необратимый процесс, изображен на диаграммах условно пунктирной линией 4-5. Частично испарившийся жидкий холодильный агент с низкой температурой Т₅, равной Т₁, поступает в испаритель 1, где испаряется при p = const, отбирая в процессе 5-1 теплоту q₂ от охлаждаемого тела.

Замена детандера вентилем приводит к некоторой потере холодопроизводительности, так как дросселирование сопровождается ростом энтропии. Но такая замена значительно упрощает установку и дает возможность легко регулировать давление пара и получать необходимую температуру в испарителе. Для понижения температуры нужно прикрыть вентиль, для повышения – приоткрыть. Если бы вместо дроссельного вентиля применялся детандер, расширение в детандере осуществлялось бы по адиабате 4-6, количество отбираемой теплоты q₂ определялось бы в Ts-диаграмме площадью 16791, вместо площади 15891 − при дросселировании.

Таким образом, потеря холодопроизводительности в результате применения дроссельного вентиля равна площади 56785. Количество теплоты q₁, отводимой водой, равно площади 923479. Поскольку процессы 2-3-4 и 5-1  изобарные, то q₁ = h₄  h₂, а q₂ = h₁  h₅

или q₁ = h₂  h₄, а q₂ = h₁  h₄, поскольку h₄ = h₅,

l_ц = q₁  q₂ = h₂  h₄  h₁ + h₄ = h₂  h₁.

Холодильный коэффициент

Из описанного видно, что с помощью Ts-диаграммы можно анализировать циклы холодильных установок, но для этого нужно определять площади под процессами.

Задача значительно упрощается, если пользоваться диаграммой h-lg p. Логарифмический масштаб давлений в этой диаграмме позволяет более равномерно распределить изобары.

Общий вид такой диаграммы приведен на рис. 8.7. На диаграмме нанесены верхняя (х = 1) и нижняя (х = 0) пограничные кривые, разделяющие диаграмму на двухфазную и однофазную области состояния. В области влажного пара кроме совпадающих изобар и изотерм изображены линии постоянной степени сухости (x = const). В области перегретого пара изобары и изотермы расходятся. В пределах всей диаграммы нанесены линии постоянных энтальпий (h = const) и линии постоянных энтропий (s = const).

Цикл парокомпрессионной холодильной машины в диаграмме h-lg p изображен на рис. 8.8. Количество теплоты и работы в этой диаграмме определяется не

площадью, а по значениям энтальпий. Например: отведенная от охлаждаемого тела (подведенная к рабочему телу) теплота определяется какq₂ = h₁ – h₅; работа цикла определяется как l_ц = h₂ – h₁; отведенная от рабочего тела теплота определяется как q₁ = h₂  h₄. Холодильный коэффициент определяется как отношение разностей энтальпий: .

Каскадные холодильные машины

Для получения более низких температур с помощью парожидкостных циклов применяется каскадная холодильная машина, работающая на разных рабочих телах. Конденсатор нижней ступени каскада и испаритель верхней совмещены в одном аппарате. Цикл и схема каскадной холодильной машины приведены на рис. 8.9.

И2 РВ2 Км2 И1 Кд2 РВ1 Км1 Кд1 T а б 2’ 4’ 3’ 2 4 3 1’ 5’ 5 1 s

Рис.8.9. Ts-диаграмма (а) и схема (б) какадной холодильной машины. И – испаритель; Кд – конденсатор; РВ – регулирующий вентиль; Км – компрессор.

В качестве хладоагента для нижней ступени каскада применяют хладоны с более низкой температурной кипения, чем в верхней ступени каскада.