Главная | Обратная связь

Обратный цикл. Холодильный коэффициент и эксергетический КПД.

Обратный цикл применяется в холодильных, криогенных машинах и некоторых других устройствах. Классический ОЦ – цикл Карно, проходимый в обратную сторону.

Рис. 2.

1–2 изотермическое сжатие (конденсация), (–) q_пв = T_пв(s₂ – s₁);

2–3 адиабатические расширение, (+) l_пн , P^пв¯_пн , Т^пв¯_пн (РТ совершает работу);

3–4 изотермическое расширение (например испарение влажного пара), (+) q_пн = T_пн(s₄ – s₃);

4–1 адиабатическое сжатие, (–) l_пв , P_пн­^пв , Т_пн­^пв.

l_ц = ∑l_j ; аналогично прямому циклу q_ц = q_пн + q_пв = ∑q_j , Du = 0 Þ l_ц = q_ц . Как и в прямом цикле, работа, в общем случае совершается на всех (4-х) участках.

Так как T_пв > T_пн , то |q_пн| < |q_пв| (но q_пв < 0) Þ q_ц < 0 , т. е. для того, чтобы передать теплоту более нагретому телу необходимо затратить работу.

Холодильный коэффициент цикла.

Холодильный коэффициент цикла определяется как отношение подводимой теплоты от холодного источника q_пн к затрачиваемой работе l_ц :

e = q_пн/l_ц = q_пн/(q_пв + q_пн) = |q_пн|/(|q_пн| – |q_пв|) , e < 0,

и, в определенных случаях, может быть |e| > 1 . В обратном цикле отводится теплоты больше, чем подводится. Холодильный коэффициент цикла характеризует эффективность цикла (вместо КПД прямого цикла).

Для обратного цикла Карно: s₂ = s₃ , s₄ = s₁

Холодильный коэффициент цикла обратного цикла Карно имеет наибольшее значение по сравнению с другими циклами холодильных машин, осуществляемых при тех же температурах теплоисточника и теплоприемника. В расчетах часто используют |e| и |e_К|:

Для обратного холодильного цикла определим эксергетический КПД

h_E = e_пол/e_затр = e_q,пн/l_ц = q_пнt_E/l_ц = et_E ; (t_E = 1 – T_ОС/T_пв) .

Если приемником теплоты является ОС (T_пв = T_ОС), то h_E = 1 . При T_пн < T_ОС , t_E < 0 , т. е. затрачивается работа, связанная с переходом тепла на уровень T_ОС . При этом h_E > 0 , т. к. e < 0 .

Для полной оценки эффективности обратного цикла величины e не достаточно, поскольку энергетическая ценность величины q_пн зависит от температуры нижнего уровня T_пн при фиксированном значении T_пв (см. рис. 3). В то же время эксергетический коэффициент h_E как функция T_пн имеет максимум, что позволяет выбрать оптимальные условия работы обратного (холодильного) цикла.