Уравнение первого начала термодинамики для цикла
(VI. 1)
где Qi — теплота, подведенная на верхнем температур-
Рис. VI. 1. Круговой цикл в координатах р—Р
137
ном уровне Тх\ Q2 — теплота, отведенная на нижнем температурном уровне Т2.
Коэффициент полезного действия цикла
* ' Qi Qi '
В 1824 г. французский инженер С. Карно опубликовал работу, ставшую впоследствии основой теории тепловых двигателей. Обратимый цикл Карно дает максимальное количество работы, получаемой из данного количества теплоты, при его переходе между двумя заданными температурными уровнями. Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат (рис. VI.2).
Если в прямом цикле Карно все процессы осуществлять в обратном направлении (на рис. VI.2 пунктирные линии), то будет осуществлен холодильный цикл, смысл которого заключается в перенесении теплоты Q2 с уровня низкой температуры Т2 на уровень высокой температуры Т\. Этот процесс перенесения теплоты не идет самопроизвольно, для его осуществления необходимо затратить работу L.
На Т—5 диаграмме теплоту, отнимаемую от охлаждаемого тела рабочим веществом, т. е. холодопроизво-дительность Qo, определяют площадью а—3—4—б, теплоту, передаваемую рабочим веществом охлаждающей среде Q, определяют площадью а—2—/—б, а затрачи-
|
|
р
т,
/!
1 Изотерма
Рис. VI.2. Цикл Карно в координатах р—V и Т—S 138
ваемую работу Q4 —
площадью 1—2—3—4. Таким образом, энергетический баланс цикла Карно будет
(VI .3)
Обратный круговой цикл (см. рис. VI.2) осуществляют при условии, что энтропия системы остается посто-янной, т. е. ф£Ю = ф^- = О.- Следовательно, уменьшение энтропии охлаждаемого тела на Qo/T2, происходящее при испарении рабочего вещества, должно быть равно увеличению энтропии охлаждающей среды на Qo + QiV^i, происходящему при конденсации сжатого пара рабочего вещества. Из этого следует, что работа, затрачиваемая при осуществлении теоретического холодильного цикла Карно
L^Q0^^-. (VIA)
1
Из уравнения (VI.4) видно, что теоретическая работа, необходимая для обеспечения заданной холодопро-изводительности, не зависит от природы рабочего вещества и зависит только от значения температур Т2 и Ту (температуры конденсации и кипения). Из данного уравнения следует также, что работа будет тем меньше, чем ниже температура кипения (Тх) и чем выше температура испарения.
Энергетическая экономичность холодильных установок характеризуется холодильным коэффициентом, т. е. величиной отношения холодопроизводительности к затраченной работе:
Для теоретического холодильного цикла Карно
• о =_______ 1*________________ (VI 6)
ьтеор гр гр • \v *«w/
l i— i a
Все действительно осуществляемые процессы и циклы необратимы. Для необратимых циклов во всех случаях справедливы основные неравенства:
-f-<0 и §dS>0.
139
§ 2. ЦИКЛПАРОКОМПРЕССИОННОЙ
ХОЛОДИЛЬНОЙУСТАНОВКИ
Осуществить в холодильной установке подвод и отвод теплоты по изотермам удается в том случае, если в качестве хладоагента используют влажный пар какой-либо легкокипящей жидкости, т. е. жидкости, у которой температура кипения при атмосферном давлении ts<O°C.
Установка, осуществляющая цикл с влажным паром (рис. VI.3), состоит из испарителя 2, компрессора 3, конденсатора 4 и дросселя 1.
Испаритель служит для испарения жидкого хладоагента при низкой температуре с соответствующим давлением. При этом от охлаждаемого тела отнимается теплота.
Компрессор служит для сжатия пара хладоагента, отсасываемого из испарителя. Сжатие пара сопровождается повышением его температуры.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
