Воздушная холодильная установка

Воздушная холодильная установка

Для более глубокого охлаждения тел (получения более глубокого холода) используется воздушная холодильная установка (рис. 2. ).

Принцип действия воздушной холодильной установки основан на расширении предварительно сжатого и охлажденного воздуха. Воздух из холодильной камеры (4) под давлением p₁ поступает в компрессор (1), где адиабатно сжимается (1–2) до давления p₂ и температуре T₂.  Сжатый воздух подается в теплообменник (2), где охлаждается проточной водой до температуры T₃  (2–3), и подается в турбодетандер (3), где адиабатно расширяется (3–4) до давления p₁, при этом температура рабочего тела понижается до значения T₄. Охлажденный воздух поступает в холодильную камеру, где нагревается до температуры T₁ (4–1).

 

 

Рис. 2.. Схема, p-v и T-s диаграммы воздушной

холодильной установки

 

Удельное количество теплоты, переданное охлаждающей воде, может быть определено по соотношению

 

,                                        (2)

 

удельное количество теплоты, отведенное от воздуха в холодильной камере, по формуле

 

,                                       (3)

 

а удельная работа цикла при условии постоянства теплоемкости рабочего тела ( ) может быть рассчитана из выражения

 

                 (4)

 

или, поскольку для адиабатных процессов (1–2) и (3–4) справедливы следующие соотношения температур:

 

; ,                              (5)

 

определена по формуле

 

.                              (6)

 

При использовании соотношений (3), (6) холодильный коэффициент воздушной холодильной может быть определен из формулы

 

.                (7)

 

Следует отметить, что вследствие малого значения теплоемкости воздуха, удельная холодопроизводительность воздушных холодильных установок достаточно низкая.

Аборбционная холодильная установка

Иногда для осуществления цикла холодильной машины целесообразнее расходовать не механическую работу, как это было в рассмотренных типах холодильных машин, а теплоту, отбираемую, к примеру, от уходящих продуктов сгорания газотурбинных установок. Холодильные машины, в которых для понижения температуры тел до температуры ниже температуры окружающей среды используется теплота отработавших продуктов сгорания, называются абсорбционными холодильными установками (рис. 3).

Абсорбционные холодильные установки используют в качестве рабочего тела хладоагенты и их растворы. В качестве хладагента в абсорбционных холодильных установках может быть использован аммиак, а в качестве растворителя (абсорбента) – вода.

 

Рис. 3. Схема и идеализированная T-s диаграмма абсорбционной
холодильной установки

 

Схема абсорбционной установки показана на рис. 3. В генераторе (1) к водоаммиачному раствору подводится теплота от внешнего источника (отработавшие продукты сгорания) при давлении . Подводимая теплота q_г идет на испарение рабочего тела: в этом процессе образуется пар с высокой концентрацией аммиака и с температурой . Пар из генератора (1) поступает в конденсатор (2), где конденсируется при температуре T₅, передавая теплоту охлаждающей воде q_к.

Конденсат проходит через дроссельный вентиль (3), на выходе из которого рабочее тело имеет давление p₂ и температуру T₆, значение которой меньше, чем температура в холодильной камере. В испарителе (4) раствор испаряется за счет подвода теплоты q₀ от охлаждаемого объема (5). Из испарителя пар поступает в абсорбер (6), где поглощается при температуре T₃ абсорбером, поступающим из генератора через вентиль (8), отдавая теплоту абсорбции q_а охлаждающей воде, проходящей через змеевик. Вследствие поглощения пара, концентрация хладагента (аммиака) в растворе повышается. Насосом (7) раствор из абсорбера (6) подается в генератор.

При идеализации работы цикла рассматриваемой установки (полная обратимость процессов, полное выпаривание хладагента из абсорбера) рабочий процесс в ней можно представить в виде совокупности прямого (1-2-3-4) и обратного (5-6-7-8) циклов Карно. Эффективность работы абсорбционной машины можно оценить тепловым коэффициентом

 

.                                              (8)

 

Следовательно, чем больше отбирается удельной теплоты от охлаждаемого объема при фиксированном количестве подведенной теплоты в генераторе, тем выше экономичность холодильной установки. Действительный цикл абсорбционной холодильной установки характеризуется необратимостью процессов, что приводит к некоторому снижению теплового коэффициента абсорбционной холодильной машины .

⇐ Предыдущая19202122232425262728Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: