Холодильные машины.
В холодильных машинах используются обратные циклы, т.е. циклы идущие против часовой стрелки в направлении 1b2а1 (см. рис.). Примерами холодильных машин являются холодильная установкаи тепловой насос. Цель работы холодильной установки - поддержание в холодильной камере температуры, которая ниже температуры окружающей среды. В качестве рабочего тела в них обычно используются пары легкокипящих жидкостей (аммиак, фреон и т. д.). На участке 1b2 рабочее тело расширяется, получая тепло Q2 от холодильной камеры с температурой Т2. На участке 2а1 происходит сжатие рабочего тела с отдачей тепла Q1 окружающей среде с температурой Т1>Т2. Работа, совершенная за цикл рабочим телом, < 0, т. е. работу совершают внешние силы, обычно за счет энергии электрической сети: . Эффективность холодильной установки характеризуют холодильным коэффициентом , который может быть и больше 1. Холодильная установка может быть использована в качестве теплового насоса для отопительных целей. В этом случае эффективность оценивается коэффициентом перекачки тепла . При отсутствии потерь энергии в тепловом насосе , т. е. тепло Q1, передаваемое окружающей среде, оказывается больше, чем Авнеш, определяемая энергией, полученной от электрической сети. Цикл Карно. Особое место в термодинамике занимает цикл, предложенный французским инженером Сади Карно и называемый циклом Карно. Этот цикл состоит из двух изотермических и двух адиабатных процессов (см. рис.). В качестве рабочего тела рассматривается идеальный газ. В случае прямого цикла: 1-2 - изотермическое расширение при температуре нагревателя Т1; 2-3 - адиабатное расширение; 3-4 - изотермическое сжатие при температуре охладителя Т2; 4-1 - адиабатное сжатие. Цикл Карно представляет собой идеализацию цикла реальной тепловой машины. Предполагается, что все процессы в нем равновесные (т. е. происходят квазистатически). Найдем выражение для КПД идеального цикла Карно. Работа, совершенная за цикл, равна . Используя закон Бойля-Мариотта и уравнение Пуассона, можно доказать, что . Тогда . Количество теплоты, полученное от нагревателя, равно . Следовательно, КПД идеального прямого цикла Карно . Особое значение цикла Карно в термодинамике связано с тем, что для него КПД имеет наибольшее значение среди всех циклов при заданных температурах нагревателя и охладителя. Для холодильной установки, использующей обратный цикл Карно, холодильный коэффициент равен . Коэффициент перекачки тепла теплового насоса с циклом Карно .
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|