Какие энергетические процессы происходят в цикле работы холодильной машины

Цикл холодильной машины

Любой механизм с охлаждением: холодильник, кондиционер – работают циклично. Наиболее часто цикл холодильной машины – компрессионный.

Цикл холодильной машины схема

Важно: Испаритель выбирается так, чтобы жидкая фаза полностью там испарилась.

Таким образом, цикличность заключается в постоянной круговой циркуляции хладагента с изменением физического состояния от жидкости к пару и наоборот. Все холодильные машины работают по разному, общее в работе одно – они работают по циклам.

Цикл Карно холодильной машины

Цикличность – основа цикла Карно. Теоретически, такой процесс – идеален с точки зрения термодинамики. Механическая работа выполняется за счет теплообмена резервуаров с разными температурными режимами, но постоянными во времени. Более высокотемпературный резервуар называется нагревателем, низкотемпературный – холодильником.

Идеальность таких процессов обеспечивается малой скоростью циркуляции, поэтому мощность в цикле Карно нулевая. Реальные машины не могут иметь нулевую мощность. Поэтому процессы, происходящие в настоящих механизмах только в какой-то степени могут приближаться к циклу Карно.

Процесс охлаждения в реальности и теории

Теоретический цикл работы холодильной машины значительно отличается от работы холодильных установок в обычной жизни. При работе реальных холодильников и кондиционеров происходят значительные потери давления на входе, выходе, увеличение сжатия, что автоматически снижает эффективность работы.

Источник

Цикл холодильной машины

Цикл холодильной машины – ряд процессов, происходящих в машине особой конструкции для достижения охлаждения. В зависимости от типа и конструкции эти процессы могут выглядеть по-разному.

Получение искусственного холода

Выработка холода, то есть охлаждение тел или сред играет не последнюю роль во многих отраслях производства, торговле и других сферах деятельности человека. Холод вырабатывают в машинах, которые посредством затраты энергии осуществляют перенос теплоты от охлаждаемого тела в окружающую среду.

Грамотный выбор параметров, режимов эксплуатации и разновидности позволяет существенно снизить расходы на электроэнергию. Поэтому нужно иметь знать о принципах получения функционирования оборудования и представлять себе цикл работы холодильной машины.

Обратные циклы

Для отбора теплоты от охлаждаемого объекта и ее передачи в окружающую среду, чередуется определенная повторяющаяся последовательность термодинамических процессов, носящих характер замкнутого цикла. Его называют холодильным циклом.

Он осуществляется с затратой работы, в итоге которой теплота передается от менее нагретого тела к более нагретому. Идеальным циклом считается обратимый цикл Карно. В нем сжатие происходит сначала по адиабате с затратой внешней энергии, а затем по изотерме с передачей теплоты внешнему источнику. Потом идет расширение рабочего тела по адиабате с отдачей внешней энергии и понижением температуры.

Цикл парокомпрессионной одноступенчатой машины

Сухой насыщенный пар всасывается компрессором при низком давлении и сжимается. Образуется перегретый пар. Его сжатие в компрессоре выполняется с затратой механической работы.

Пар из компрессора движется в конденсатор. Там при неизменном давлении он сначала охлаждается в результате отвода теплоты в окружающую среду, а затем полностью конденсируется. После этого он подвергается дросселированию специальным клапаном. Давление и температура во время процесса понижаются, а часть жидкости превращается в пар.

Влажный пар, образовавшийся в ходе дросселирования, перемещается в испаритель. Там посредством теплоты охлаждаемого тела жидкая составляющая хладагента снова переходит в сухой насыщенный пар. После всасывания его компрессором процессы повторяются. Для функционирования парокомпрессионных агрегатов в качестве хладагента выбираются вещества, имеющие низкий порог кипения при давлении близком к атмосферному.

Цикл абсорбционной машины

Абсорбционные установки устроены совсем по-другому. В них применяются бинарные смеси, состоящие из двух компонентов, температура кипения, при одинаковом давлении которых сильно различается. От концентрации раствора будет зависеть и его температура кипения. Легко закипающий компонент раствор является хладагентом. Другой, имеющий более высокую точку кипения, является абсорбентом, так как предназначен для абсорбции.

В парогенераторе содержится концентрированный раствор аммиака и воды. Здесь благодаря затрачиваемой теплоте, полученной от внешнего источника, при стабильном давлении аммиак выпаривается из воды. Полученный пар попадает в конденсатор, где конденсируется, что сопровождается отдачей теплоты.

Образованный конденсат пропускается через дроссельный вентиль, в результате чего падает давление и температура. После дросселирования смесь жидкости и пара следует в испаритель для отъема теплоты от охлаждаемой среды. При заборе теплоты продолжается испарение аммиака. Все процессы, происходящие в испарителе, конденсаторе и дросселирующем устройстве, идентичны таковым в парокомпрессионной модели.

Пары аммиака направляются в абсорбер и поглощаются слабым водяным раствором, температура при этом повышается. Чтобы способность к поглощению не терялась, лишняя теплота отводится воздухом. Также постоянно добавляется чистый абсорбент из парогенератора, поставляемого через дроссельный вентиль.

Концентрированный раствор снова перемещается в парогенератор при помощи насоса. Из всего сказанного можно сделать вывод, что абсорбционная машина отличается от парогенераторной преимущественно способом сжатия.

Цикл парокомпрессионной машины с двухступенчатым сжатием

Для получения более низких показателей используются двухступенчатые агрегаты. Они гораздо сложнее и дороже, но их применение оправдано более высокой энергетической эффективностью.

Из испарителя в компрессор первой ступени подается насыщенный сухой пар. Здесь он сжимается с повышением давления. После сжатия пары попадают в промежуточный холодильник, и их температура снижается при стабильном давлении. Далее они смешиваются с сухим паром из дополнительного сосуда и перемещаются в компрессор второй ступени, где снова сжимаются.

В дополнительном сосуде они разделяются. Сухой пар смешивается с паром из промежуточного холодильника первой ступени сжатия, поступает в компрессор 2-й ступени и все описанное выше повторяется. Из дополнительного сосуда хладагент проходит через второе дроссельное устройство в испаритель. Там он забирает тепло из охлаждаемого объема и преобразуется в сухой насыщенный пар.

Как видите, в зависимости от разновидности и устройства оборудования, есть некоторые различия в процессе достижения нужных показателей. Знание их функционирования поможет вам сориентироваться в выборе, но его все равно обязательно нужно согласовать со специалистами. Так как определение оптимальной холодопроизводительности, энергоэффективности достигается путем проведения довольно сложных и объемных расчетов.

Источник

Вопрос 3. Процессы в холодильных машинах

Для искусственного охлаждения газов применяют следующие холодильные машины: паро- и газокомпрессионные, абсорбцион­ные, пароводяные, эжекторные и термоэлектрические.

В холодильных машинах продукты могут охлаждаться непос­редственно хладагентом либо при помощи промежуточных хладоносителей, которые отводят теплоту от объектов охлаждения, на­ходящихся вне холодильной машины, и отдают ее хладагенту.

При использовании хладоносителей испаритель холодильной машины размещают в емкости, заполненной хладоносителем-рассолом. В результате испарения хладагента рассол охлаждается до заданной температуры и насосом подается в общий трубопровод, из которого насосом распределяется по охлаждающим элементам холодильника. Отработанный рассол собирается в общий трубо­провод и вновь поступает на охлаждение в емкость.

Для охлаждения до температур не ниже —15 °С используют ра­створ хлорида натрия.

Парокомпрессионные машины.Принцип действия этих машин основан на сжатии хладагента компрессором и конденсации сжа­того газа.

В холодильных машинах, работающих с аммиаком и хладонами, не требуется создавать высокие давления. В отличие от аммиака хладоны не имеют раздражающего носоглотку запаха и взрывобезопасны. Такие машины применяют для охлаждения до —80 °С.

Схема парокомпрессионной машины представлена на рис. 4. Она состоит из компрессора Км, конденсатора, дросселирующего вентиля В, испарителя И. Хладагент, циркулирующий в машине (рис.5), сжимается компрессором до рабочего давления по адиа­бате 1—2 до состояния насыщения и конденсируется при темпера­туре Т в конденсаторе (линия 2—3), который охлаждается водой. Вода при этом отводит от хладагента теплоту Q= Q₀ + L. После пе­реохлаждения (линия 3—3′) образовавшаяся жидкость поступает в дросселирующий вентиль, где дросселируется по изоэнтальпе (3—4 или У—4, если отсутствует переохлаждение) и испаряется затем в испарителе при температуре Т₀ (линия 4—1) за счет теплоты Q₀, от­нимаемой от охлаждаемого объекта. Переохлаждение хладагента способствует увеличению отводимой теплоты Q₀.

Рис.4. Схема парокомпрессионной холодильной машины:

Км — компрессор; К— конденсатор; В— дросселирующий вентиль; И— испаритель (состояние хладагента в точках 1. 4 отображе­но на рис. 5 и рис. 6)

Выше был описан процесс со сжатием в компрессоре влажного пара, но в большинстве случаев холодильные машины работают со сжатием сухого пара (рис.6). Процесс адиабатического сжатия пара в компрессоре отражается линией 1—2. Затем следуют охлаж­дение перегретого пара до состояния насыщения по изобаре 2—2′, конденсация при температуре Т по изотерме 7—3′, переохлажде­ние З’—З, дросселирование по изоэнтальпе 3—4 и испарение по изотерме 4—1.

Рис.5. Цикл паракомпрессионной холодильной машины со сжатием влажного газа в компрессоре

Рис.6. Цикл паракомпрессионной холодильной машины со сжатием сухого пара

Из сопоставления приведенных циклов работы парокомпрессионных машин следует, что термодинамический цикл с влажным паром ближе к циклу Карно и холодильный коэффициент для него выше. Однако при сжатии влажного пара в компрессоре воз­никает опасность гидравлического удара и снижается коэффици­ент подачи компрессора, что делает такой цикл менее выгодным по сравнению с циклом сжатия сухого пара. Коэффициент подачи компрессора, зависящий от степени сжатия р/р₀, определяют на основании экспериментальных данных.

Удельную холодопроизводительность (кДж/кг) можно опреде­лить из рис. 6:

(12)

а массовый расход циркулирующего в холодильной машине хлад­агента (кг/с) — по формуле

(13)

Рис.7. Схема газокомпрессионной холодильной машины:

точкам на диаграмме Т-s (см.рис.2)

Рис.8. Цикл газокомпрессионной холодильной машины

Рис.9. Схема абсорбционной холодильной машины:

охлаждается водой в холодильнике от температуры Т₂ до Т₃ по изобаре 2—3, охлажденный воздух расширяется адиабатически в детандере, при этом его температура снижается до Т₄. Из детанде­ра воздух поступает в теплообменник, в котором отнимает на низ­шем температурном уровне теплоту при постоянном давлении по изобаре 4—1. Эти машины характеризуются повышенным расхо­дом энергии, их применяют только для создания температур ниже-100 °С.

Абсорбционные холодильные машины.В этих машинах хладаген­том служит водоаммиачный раствор. Их применяют для охлажде­ния до —60 °С.

Машина состоит из кипятильника 1, который обогревается во­дяным паром, конденсатора 2, охлаждаемого водой, дросселирую­щих вентилей 3, 8, испарителя 4, абсорбера 5, теплообменника 7 и насоса 6 (рис.9). В кипятильнике из водоаммиачного раствора при нагревании выделяется большая часть газообразного аммиака, который под избыточным давлением поступает в конденсатор, где охлаждается водой и конденсируется при высокой температуре Т. При конденсации аммиак отдает теплоту Q охлаждающей воде. Сжиженный аммиак дросселируется в дросселирующем вентиле 3 (при этом его давление снижается) и испаряется в испарителе 4, отнимая теплоту от охлаждаемой среды на низком уровне Т₀. Пос­ле испарителя газообразный аммиак поступает в абсорбер, охлаж­дается и абсорбируется водой. Полученный высококонцентриро­ванный раствор подается насосом в теплообменник, где нагрева­ется, и затем в кипятильник. Неиспарившаяся часть аммиака (20 %) подается в теплообменник и затем через дроссельный вен­тиль поступает на орошение в абсорбер. В результате абсорбции газообразного аммиака, поступающего из испарителя, вновь полу­чают концентрированный водоаммиачный раствор, поступающий в кипятильник, и процесс повторяется. В абсорбционной холо­дильной машине функции компрессора выполняет термокомп­рессор, который состоит из кипятильника, абсорбера и теплооб­менника.

Количество циркулирующего в машине водоаммиачного ра­створа можно определить из уравнений материального баланса термокомпрессора:

(15)

(16)

Пароводяные эжекторные холодильные машины.Здесь хладагент сжимается в паровом эжекторе, а пар конденсируется в конденсато­рах смешения с водой или в поверхностных конденсаторах. Хладо-носителем здесь служат рассол или чистая вода. При помощи рас­солов продукт охлаждается до —15 °С, а с помощью воды — до 5 °С.

У пароводяных эжекторных холодильных машин, работающих на воде, высокий холодильный коэффициент благодаря неболь­шой разности температурных уровней. Такие машины просты, на­дежны, компактны и удобны в эксплуатации.

Рис.10. Схема пароводяной эжекторной холодильной машины:

1-испаритель; 2-эжектор; 3-конденсатор смешения; 4,5-насосы

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Основные понятия, связанные с работой холодильной машины

Охлаждение в кондиционерах производится за счет поглощения тепла при кипении жидкости. Когда мы говорим о кипящей жидкости, мы, естественно, думаем, что она горячая. Однако это не совсем верно.

Во-первых, температура кипения жидкости зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура кипения, и наоборот: чем ниже давление, тем ниже температура кипения. При нормальном атмосферном давлении, равном 760 мм рт.ст. (1 атм), вода кипит при плюс 100°С, но если давление пониженное, как например в горах на высоте 7000-8000 м, вода начнет кипеть уже при температуре плюс 40-60°С.

Во-вторых, при одинаковых условиях разные жидкости имеют различные температуры кипения.

Например, фреон R-22, широко используемый в холодильной технике, при нормальном атмосферном давлении имеет температуру кипения минус 4°,8°С.

Если жидкий фреон находится в открытом сосуде, то есть при атмосферном давлении и температуре окружающей среды, то он немедленно вскипает, поглощая при этом большое количество тепла из окружающей среды или любого материала, с которым находится в контакте. В холодильной машине фреон кипит не в открытом сосуде, а в специальном теплообменнике, называемом испарителем. При этом кипящий в трубках испарителя фреон активно поглощает тепло от воздушного потока, омывающего наружную, как правило, оребренную поверхность трубок.

Рассмотрим процесс конденсации паров жидкости на примере фреона R-22. Температура конденсации паров фреона, так же, как и температура кипения, зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура конденсации. Так, например, конденсация паров фреона R-22 при давлении 23 атм начинается уже при температуре плюс 55°С. Процесс конденсации фреоновых паров, как и любой другой жидкости, сопровождается выделением большого количества тепла в окружающую среду или, применительно к холодильной машине, передачей этого тепла потоку воздуха или жидкости в специальном теплообменнике, называемом конденсатором.

Естественно, чтобы процесс кипения фреона в испарителе и охлаждения воздуха, а также процесс конденсации и отвод тепла в конденсаторе были непрерывными, необходимо постоянно «подливать» в испаритель жидкий фреон, а в конденсатор постоянно подавать пары фреона. Такой непрерывный процесс (цикл) осуществляется в холодильной машине.

Наиболее обширный класс холодильных машин базируется на компрессионном цикле охлаждения, основными конструктивными элементами которого являются компрессор, испаритель, конденсатор и регулятор потока (капиллярная трубка), соединенные трубопроводами и представляющие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществляет компрессор. Кроме обеспечения циркуляции, компрессор поддерживает в конденсаторе (на линии нагнетания) высокое давление порядка 20-23 атм.

Теперь, когда рассмотрены основные понятия, связанные с работой холодильной машины, перейдем к более подробному рассмотрению схемы компрессионного цикла охлаждения, конструктивному исполнению и функциональному назначению отдельных узлов и элементов.

Схема компрессионного цикла охлаждения

Кондиционер — это та же холодильная машина, предназначенная для тепловлажностной обработки воздушного потока. Кроме того, кондиционер обладает существенно большими возможностями, более сложной конструкцией и многочисленными дополнительными опциями. Обработка воздуха предполагает придание ему определенных кондиций, таких как температура и влажность, а также направление движения и подвижность (скорость движения). Остановимся на принципе работы и физических процессах, происходящих в холодильной машине (кондиционере). Охлаждение в кондиционере обеспечивается непрерывной циркуляцией, кипением и конденсацией хладагента в замкнутой системе. Кипение хладагента происходит при низком давлении и низкой температуре, а конденсация — при высоком давлении и высокой температуре. Принципиальная схема компрессионного цикла охлаждения показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема компрессионного цикла охлаждения

Начнем рассмотрение работы цикла с выхода испарителя (участок 1-1). Здесь хладагент находится в парообразном состоянии с низким давлением и температурой.

Парообразный хладагент всасывается компрессором, который повышает его давление до 15-25 атм и температуру до плюс 70-90°С (участок 2-2).

Далее в конденсаторе горячий парообразный хладагент охлаждается и конденсируется, то есть переходит в жидкую фазу. Конденсатор может быть либо с воздушным, либо с водяным охлаждением в зависимости от типа холодильной системы.

На выходе из конденсатора (точка 3) хладагент находится в жидком состоянии при высоком давлении. Размеры конденсатора выбираются таким образом, чтобы газ полностью сконденсировался внутри конденсатора. Поэтому температура жидкости на выходе из конденсатора оказывается несколько ниже температуры конденсации. Переохлаждение в конденсаторах с воздушным охлаждением обычно составляет примерно плюс 4-7°С.

При этом температура конденсации примерно на 10-20°С выше температуры атмосферного воздуха.

Затем хладагент в жидкой фазе при высокой температуре и давлении поступает в регулятор потока, где давление смеси резко уменьшается, часть жидкости при этом может испариться, переходя в парообразную фазу. Таким образом, в испаритель попадает смесь пара и жидкости (точка 4).

Жидкость кипит в испарителе, отбирая тепло от окружающего воздуха, и вновь переходит в парообразное состояние.

Размеры испарителя выбираются таким образом, чтобы жидкость полностью испарилась внутри испарителя. Поэтому температура пара на выходе из испарителя оказывается выше температуры кипения, происходит так называемый перегрев хладагента в испарителе. В этом случае даже самые маленькие капельки хладагента испаряются и в компрессор не попадает жидкость. Следует отметить, что в случае попадания жидкого хладагента в компрессор, так называемого «гидравлического удара», возможны повреждения и поломки клапанов и других деталей компрессора.

Перегретый пар выходит из испарителя (точка 1), и цикл возобновляется.

Таким образом, хладагент постоянно циркулирует по замкнутому контуру, меняя свое агрегатное состояние с жидкого на парообразное и наоборот.

Все компрессионные циклы холодильных машин включают два определенных уровня давления. Граница между ними проходит через нагнетательный клапан на выходе компрессора с одной стороны и выход из регулятора потока (из капиллярной трубки) с другой стороны.

Нагнетательный клапан компрессора и выходное отверстие регулятора потока являются разделительными точками между сторонами высокого и низкого давлений в холодильной машине.

На стороне высокого давления находятся все элементы, работающие при давлении конденсации.

На стороне низкого давления находятся все элементы, работающие при давлении испарения.

Несмотря на то, что существует много типов компрессионных холодильных машин, принципиальная схема цикла в них практически одинакова.

Теоретический и реальный цикл охлаждения.

Цикл охлаждения можно представить графически в виде диаграммы зависимости абсолютного давления и теплосодержания (энтальпии). На диаграмме (рис. 2) представлена характерная кривая отображающая процесс насыщения хладагента.

Левая часть кривой соответствует состоянию насыщенной жидкости, правая часть — состоянию насыщенного пара. Две кривые соединяются в центре в так называемой «критической точке», где хладагент может находиться как в жидком, так и в парообразном состоянии. Зоны слева и справа от кривой соответствуют переохлажденной жидкости и перегретому пару. Внутри кривой линии помещается зона, соответствующая состоянию смеси жидкости и пара.

Рассмотрим схему теоретического (идеального) цикла охлаждения с тем, чтобы лучше понять действующие факторы (рис. 3).

Рассмотрим наиболее характерные процессы, происходящие в компрессионном цикле охлаждения.

Сжатие пара в компрессоре.

Холодный парообразный насыщенный хладагент поступает в компрессор (точка С`). В процессе сжатия повышаются его давление и температура (точка D). Теплосодержание также повышается на величину, определяемую отрезком НС`-HD, то есть проекцией линии C`-D на горизонтальную ось.

Конденсация.

В конце цикла сжатия (точка D) горячий пар поступает в конденсатор, где начинается его конденсация и переход из состояния горячего пара в состояние горячей жидкости. Этот переход в новое состояние происходит при неизменных давлении и температуре. Следует отметить, что, хотя температура смеси остается практически неизменной, теплосодержание уменьшается за счет отвода тепла от конденсатора и превращения пара в жидкость, поэтому он отображается на диаграмме в виде прямой, параллельной горизонтальной оси.

Риc. 2. Диаграмма давления и теплосодержания

Рис. 3. Изображение теоретического цикла сжатия на диаграмме «Давление и теплосодержание»

Процесс в конденсаторе происходит в три стадии: снятие перегрева (D-E), собственно конденсация (Е-А) и переохлаждение жидкости (А-А`).

Рассмотрим кратко каждый этап.

Снятие перегрева (D-E).

Это первая фаза, происходящая в конденсаторе, и в течение ее температура охлаждаемого пара снижается до температуры насыщения или конденсации. На этом этапе происходит лишь отъем излишнего тепла и не происходит изменение агрегатного состояния хладагента.

На этом участке снимается примерно 10-20% общего теплосъема в конденсаторе.

Конденсация (Е-А).

Температура конденсации охлаждаемого пара и образующейся жидкости сохраняется постоянной на протяжении всей этой фазы. Происходит изменение агрегатного состояния хладагента с переходом насыщенного пара в состояние насыщенной жидкости. На этом участке снимается 60-80% теплосъема.

Переохлаждение жидкости (А-А`).

На этой фазе хладагент, находящийся в жидком состоянии, подвергается дальнейшему охлаждению, в результате чего его температура понижается. Получается переохлажденная жидкость (по отношению к состоянию насыщенной жидкости) без изменения агрегатного состояния.

Переохлаждение хладагента дает значительные энергетические преимущества: при нормальном функционировании понижение температуры хладагента на один градус соответствует повышению мощности холодильной машины примерно на 1% при том же уровне энергопотребления.

Количество тепла, выделяемого в конденсаторе.

Участок D-A` соответствует изменению теплосодержания хладагента в конденсаторе и характеризует количество тепла, выделяемого в конденсаторе.

Регулятор потока (А`-B).

Переохлажденная жидкость с параметрами в точке А` поступает на регулятор потока (капиллярную трубку или терморегулирующий расширительный клапан), где происходит резкое снижение давления. Если давление за регулятором потока становится достаточно низким, то кипение хладагента может происходить непосредственно за регулятором, достигая параметров точки В.

Испарение жидкости в испарителе (В-C).

Смесь жидкости и пара (точка В) поступает в испаритель, где она поглощает тепло от окружающей среды (потока воздуха) и переходит полностью в парообразное состояние (точка С). Процесс идет при постоянной температуре, но с увеличением теплосодержания.

Как уже говорилось выше, парообразный хладагент несколько перегревается на выходе испарителя. Главная задача фазы перегрева (С-С`) — обеспечение полного испарения остающихся капель жидкости, чтобы в компрессор поступал только парообразный хладагент. Для этого требуется повышение площади теплообменной поверхности испарителя на 2-3% на каждые 0,5°С перегрева. Поскольку обычно перегрев соответствуют 5-8°С, то увеличение площади поверхности испарителя может составлять около 20%, что безусловно оправдано, так как увеличивает эффективность охлаждения.

Количество тепла, поглощаемого испарителем.

Участок HB-НС` соответствует изменению теплосодержания хладагента в испарителе и характеризует количество тепла, поглощаемого испарителем.

Реальный цикл охлаждения.

В действительности в результате потерь давления, возникающих на линии всасывания и нагнетания, а также в клапанах компрессора, цикл охлаждения отображается на диаграмме несколько иным образом (рис. 4).

Из-за потерь давления на входе (участок C`-L) компрессор должен производить всасывание при давлении ниже давления испарения.

С другой стороны, из-за потерь давления на выходе (участок М-D`), компрессор должен сжимать парообразный хладагент до давлений выше давления конденсации.

Необходимость компенсации потерь увеличивает работу сжатия и снижает эффективность цикла.

Помимо потерь давления в трубопроводах и клапанах, на отклонение реального цикла от теоретического влияют также потери в процессе сжатия.

Рис. 4. Изображение цикла реального сжатия на диаграмме «Давление-теплосодержание» C`L: потеря давления при всасывании MD: потеря давления при выходе HDHC`: теоретический термический эквивалент сжатия HD`HC`: реальный термический эквивалент сжатия C`D: теоретическое сжатие LM: реальное сжатие

Во-первых, процесс сжатия в компрессоре отличается от адиабатического, поэтому реальная работа сжатия оказывается выше теоретической, что также ведет к энергетическим потерям.

Во-вторых, в компрессоре имеются чисто механические потери, приводящие к увеличению потребной мощности электродвигателя компрессора и увеличению работы сжатия.

В третьих, из-за того, что давление в цилиндре компрессора в конце цикла всасывания всегда ниже давления пара перед компрессором (давления испарения), также уменьшается производительность компрессора. Кроме того, в компрессоре всегда имеется объем, не участвующий в процессе сжатия, например, объем под головкой цилиндра.

Оценка эффективности цикла охлаждения

Эффективность цикла охлаждения обычно оценивается коэффициентом полезного действия или коэффициентом термической (термодинамической) эффективности.

Коэффициент эффективности может быть вычислен как соотношение изменения теплосодержания хладагента в испарителе (НС-НВ) к изменению теплосодержания хладагента в процессе сжатия (НD-НС).

Фактически он представляет собой соотношение холодильной мощности и электрической мощности, потребляемой компрессором.

Причем он не является показателем производительности холодильной машины, а представляет собой сравнительный параметр при оценке эффективности процесса передачи энергии. Так, например, если холодильная машина имеет коэффициент термической эффективности, равный 2,5, то это означает, что на каждую единицу электроэнергии, потребляемую холодильной машиной, производится 2,5 единицы холода.

Источник