Установки ниже к.п.д. цикла Карно.

Конкретные расчеты показывают низкие величины вх ε, т. е. весьма

Малую эффективность цикла рассматриваемой установки. Кроме того,

Вследствие низкой теплоемкости воздуха теплота q2 также мала, вследствие

Чего необходим большой объем циркулирующего воздуха и установка будет

Громоздкой. Использование воздуха как хладагента перспективно в уста-

Новках с турбокомпрессорами, так как в этом случае большой объем воздуха

Не является препятствием для его использования.

Цикл паровой холодильной установки. Применение в холодильных

Установках вместо воздуха паров низкокипящих жидкостей делает принци-

Пиально возможным осуществление обратного цикла Карно, так как в

Области влажного пара изобары являются одновременно изотермами и, сле-

Довательно, холодильный коэффициент этого цикла будет равен холодиль-

Ному коэффициенту обратного цикла Карно.

В качестве хладагентов паровой холодильной установки используются

Вещества с технически допустимыми давлениями насыщенных паров во всем

Диапазоне температур цикла. Несмотря на дешевизну, доступность и безвред-

Ность, вода в качестве хладагента холодильных установок не применяется,

так как даже в диапазоне ограниченных температур (не ниже 2ｰС) имеет

Такое низкое давление насыщения, которое обычная холодильная установка

Рис. 6.13. Схема паровой компрессорной установки (а)

и ее графический цикл T – s (б)

Обеспечить не может. Применяемые раньше в качестве хладагентов углеки-

слота и хлористый метил в настоящее время вытеснены фреонами _

Фторхлорпроизводными углеводородами типа СmНnFхС1y. Низкие темпера-

Туры затвердевания, хорошая смачиваемость металлов, низкие температуры в

конце сжатия и широкий диапазон температур применения _ все это

Является большим достоинством фреонов. Наряду с фреонами для

Температур кипения ниже 208 К применяют аммиак.

Реальный цикл паровой компрессорной холодильной установки нес-

колько отличается от обратного цикла Карно следующим:

Дорогостоящая расширительная машина заменена дешевым, неболь-

Шого размера дросселем, причем дополнительные потери вследствие дрос-

селирования хладагента оказываются практически ничтожными;

Перед подачей влажного пара в компрессор он сепарируется до со-

Стояния сухого насыщенного пара, вследствие чего процесс сжатия происхо-

Дит в области перегретого пара, что приводит к увеличению холодильной

Мощности.

Принципиальная схема паровой компрессорной холодильной установ-

ки и ее цикл изображены на рис. 6.13.

Установка работает следующим образом. Компрессор 1 всасывает из

Рефрижератора 2 пар рабочего тела при давлении его р2 и степени сухости

х2, после чего адиабатно сжимает его (процесс а − b) до давления р1 так, что

Пар становится перегретым с температурой перегрева Тb. Из компрессора пар

Поступает в конденсатор 4, где, охлаждаясь водой, полностью переходит в

жидкость (изобарный процесс b − е − с) при давлении р1 с соответствующей

давлению температурой Tc = Tн,1. После выхода из конденсатора жидкость,

Проходя через дроссельный вентиль 3, подвергается дросселированию.

Процесс дросселирования пара является термодинамически необратимым

Процессом, поэтому на графике изображается условной кривой с – d. При

Этом давление понижается до р2, а сама жидкость переходит в парожидкую

Смесь со степенью сухости x1 при температуре Тн,2. Эта смесь поступает в

Холодильник, где получает теплоту q2 от охлаждаемой среды при постоян-

Ном давлении р2, при этом степень сухости смеси увеличивается от x1 до

х2 = 1. Холодильный коэффициент этой установки определится следующим

образом:

1 2

пх ε q q

q

= − (6.15)

Так как q2 = r(1 _ хd), то увеличение скрытой теплоты парообразования r

повышает теплоту q2 и холодильную мощность. Как видно из рис. 6.13,

Дросселирование, являясь необратимым процессом, несколько уменьшает q2

С учетом роста энтропия при дросселировании. Чем меньше теплоемкость

Хладагента в жидком состоянии, тем меньше изменение энтропии при

Дросселировании и тем больше будет q2. Следовательно, чем больше r и

Меньше ср у хладагента, тем он более совершенен. Преимуществом паровой

Холодильной установки в сравнении с воздушной является более высокий

пх ε и меньшие габариты ее, поскольку большая удельная холодильная