Цикли холодильних машин і теплових насосів

Лекція 13

Цикли холодильних машин (ХМ) і теплових насосів (ТН). Принципова схема і термодинамічний аналіз холодильної машини парокомпресійного типу. Робочі тіла. Холодильний коефіцієнт і холодильна потужність. Принципова схема і термодинамічний аналіз ТН. Коефіцієнт перетворення теплоти. Нові способи перетворення енергії. Прямі перетворювачі енергії. Паливні елементи. Термоелектричні генератори. Термоемульсійні перетворювачі магнітогідродинамічні (МГД) генератори.

Термотрансформатор—пристрій призначений для передачі теплоти від нижнього джерела з меншим тепловим потенціалом до верхнього з більшим тепловим потенціалом і з підведенням ззовні роботи для здійснення цього циклу.

Усі термотрансформатори розділяють на холодильні машини і теплові насоси. Принципи дії холодильних машин і теплових насосів, їх конструкція, особливості подібні. Відмінність лише полягає в температурному діапазоні нижнього і верхнього джерел теплоти холодильної машини і теплового насоса. Наприклад для холодильної машини -20—+20 °С, для теплових насосів +20°С—60°С. Ці відмінності в температурних діапазонах відповідно впливають на деякі особливості конструкції елементів і вибір робочого тіла.

Принципова схема холодильної машини парокомпресійного типу і цикл

в PV і TS- координатах.

1—дросельний вентиль;

2—випарювач;

3—компресор (двигун-компресор);

4—конденсатор.

Робочі тіла—фреони, аміак, вугільна кислота, сірчаний ангідрид і т.д. в PV і TS-координатах цикл холодильної машини і теплових насосів зображають проти годинникової стрілки тому, що їх метою є не отримання зовнішньої корисної роботи, а виробництво холоду (холодильна машина) і вищого теплового потенціалу q₁ (тепловий насос), для чого необхідно затратити, підвести роботу із зовні.

5-1—ізобарно-ізотермічний підвід теплоти q₂ від нижнього джерела до термодинамічної системи для випаровування робочого тіла в випарювачі 2;

1-2—адіабатний стиск робочого тіла в компресорі 3 з підводом із зовні роботи для стиску;

2-3 і 3-4 відповідно ізобарний та ізобарно-ізотермічний відводи теплоти q₁ від робочого тіла до оточуючого середовища (верхнього джерела теплоти) в конденсаторі 4;

4-5—дроселювання робочого тіла в дросельному вентилі 1 для зниження температури і тиску.

Ефективність оцінюється холодильним коефіцієнтом з рівняння

де холодильна потужність холодильної машини, Дж/кг; робота, підведена із зовні для забезпечення холодильної потужності q₂, Дж/кг.

може бути .

Ефективність роботи теплових насосів оцінюється коефіцієнтом перетворення теплоти , який завжди більший від одиниці і для сучасних теплових насосів дорівнює 4—12 і підраховується з рівняння

де теплова потужність теплового насоса, Дж/кг; робота, що затрачена із зовні для забезпечення цієї теплової потужності, Дж/кг.

Дата добавления: 2014-11-18