Охлаждение за счет фазовых превращений

 

Для отвода теплоты от охлаждаемой среды в хо­лодильной технике используют следующие фазовые превращения:

Таяние водного льда и растворов солей. При превращении 1 кг льда в воду можно отвести 335 кДж теплоты, но теоретическим пределом понижения температуры охлаждаемой среды (вещества) будет 00С.

Для достижения более низких температур используют льдосоляные смеси. Наиболее низкая температура смеси определяется криогидратной точкой, когда в термодинамическом равновесии находятся лед, соль и рас­сол (раствор). Этой точке соответствует эвтектическая концентрация соли.

Значения низких температур и скрытой теплоты плавления будут зависеть от вида соли и ее концентрации.

Использование соли хлористого натрия (NaCl) позволяет понизить температуру плавления льдосоляной смеси до –21,20Спри содержании соли 22,4%. При этом скрытая теплота плавления будет равна 236,1 кДж/кг.

Применяя в смеси с водным льдом хлористый кальций (СаСI2) (29,9%), можно понизить температуру плавления смеси до –550С. Скры­тая теплота плавления этой смеси будет равна 214 кДж/кг.

Сублимация сухого льда в качестве источника холода предпочти­тельнее, так как отсутствие жидкой фазы (воды и раствора соли) позво­ляет избежать коррозии металлических элементов оборудования и не­обходимости удаления теплого рассола.

При атмосферном давлении сублимация сухого льда происходит при температуре –78,90С, а удельная теплота сублимации равна 571 кДж/кг. Но не следует при этом забывать о стоимости сухого льда.

Использование в качестве источника холода жидкого азота (N2) также имеет свои достоинства. Нормальная температура кипения жид­кого азота (при атмосферном давлении) равна –1960С. Он неядовит, невзрывоопасен. Удельная (скрытая) теплота парообразования - около 200 кДж/кг, а с учетом теплоты, отводимой при нагревании холодного пара, общая отводимая теплота составляет около 400 кДж/кг. В послед­нее время жидкий азот используют так же, как и сухой лед, в специаль­ных скороморозильных аппаратах для замораживания пищевых продук­тов и для их перевозки в авторефрижераторах.

Испарение – процесс парообразования, происходящий на свободной поверхности жидкости при температуре ниже температуры насыщения и сопровождающийся понижением ее температуры ниже окружающей.

Физическая природа испарения объясняется вылетом с поверхности молекул, обладающих большей кинетической энергией. В холодильной технике этот эффект используют в градирнях – специальных аппаратах для охлаждения воды, а также в испарительных конденсаторах.

При атмосферном давлении и температуре воды 0 С скрытая теп­лота испарения приблизительно равна 2500 кДж/кг.

Кипение – процесс интенсивного парообразования на поверхности нагрева при подводе теплоты.

Эффект отвода теплоты от охлаждаемой среды в процессе кипения жидкости при низких температурах широко используют в парокомпрессионных холодильных машинах. Такую, кипящую при низкой температу­ре жидкость, называют холодильным агентом (хладагентом), а аппарат, где происходит этот процесс, не совсем точно называют испарителем.

Кипение однородного («чистого») вещества происходит при посто­янной температуре (температуре насыщения), зависящей от давления.

В табл. 1.1 приведены значения давления Рни температуры насы­щения tн для некоторых хладагентов, а также соответствующие значе­ния скрытой теплоты парообразования или конденсации.

 

Таблица 1.1 - Взаимосвязь давления с температурой насыщения и величина скрытой теплоты парообразования rдля некоторых веществ

 

Вещество   tн, 0С   Рн,МПа   Скрытая теплота парообразования r, кДж/кг  
Аммиак   –25   0,151 0,429  
Фреон-22   –25   0,202 0,498    
Фреон-134а   –25   0,106 0,293    
Вода   +20   0,0006 0,0023    

 

Из таблицы видно, что вода обладает наибольшей величиной скры­той теплоты парообразования, однако для ее кипения при температуре ниже 1000С давление должно быть ниже атмосферного. Это сущест­венно ограничивает возможности ее использования в качестве хлада­гента. При температуре 00С вода замерзает.

 








Дата добавления: 2015-03-07; просмотров: 1628;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.006 сек.