Поняття про холодильний цикл. Зворотний цикл Карно
Цикл– це замкнена сукупність термодинамічних процесів, в результаті яких робоче тіло (холодильний агент) буде змінювати свої параметри стану, можливо агрегатний стан, і повернеться згодом до початкових значень параметрів, тобто у початковий стан.
За початок циклу, як правило, приймають точку, де починається підвід теплоти до робочого тіла.
Цикли є прямі і зворотні. В прямих циклах теплота перетворюється в роботу (цикли теплових двигунів). Для переносу теплоти від менш нагрітого тіла до більш нагрітого використовують зворотні цикли.
Цикли зображують в системі координат, відкладаючи на осях параметри стану робочого тіла. Прямі цикли на діаграмах зображуються за годинниковою стрілкою, лінія розширення розміщується вище лінії стискання. Зворотні цикли направлені проти годинникової стрілки, а лінія розширення знаходиться нижче лінії стискання. Робота стискання в зворотних холодильних циклах завжди більша за роботу розширення. Прагнуть створити такі цикли, в яких отримання холоду відбувається з мінімальними витратами зовнішньої енергії.
Розглянемо найпростіший холодильний цикл в координатах p–υ (тиск–об'єм).
| Рис. 2.3 Діаграма найпростішого холодильного циклу |
Робоче тіло переносить теплоту q від джерела з низькою температурою до джерела більшої температури. На здійснення такого процесу витрачається робота. В процесі 1-d-2 робоче тіло розширюється, а в процесі 2-с-1 стискається. Процес розширення протікає з підведенням теплоти q2 при температурі нижчій, ніж у навколишньому середовищі, і робоче тіло нагрівається. Стискається робоче тіло при вищій температурі і під час стискання теплота відводиться у навколишнє середовище – повітря або воду. На здійснення циклу витрачається зовнішня механічна робота, яка в p–υ діаграмі відповідає площі, обмеженій лініями процесів, що створюють цикл. Корисна робота циклу дорівнює різниці робіт розширення та стискання:
lц = lр - /lст/
Як видно з діаграми, робота стискання буде більшою за роботу розширення, а робота циклу – від'ємна.
Насправді цикли холодильних машин складніші, ніж розглянутий.
Найбільш досконалим холодильним циклом вважається зворотний цикл Карно. Він складається із двох ізотермічних та двох адіабатичних процесів (рис. 2.4).
| Рис. 2.4 Діаграма зворотного циклу Карно |
З точки 1 робоче тіло адіабатно розширюється до стану 2 (процес 1-2) і охолоджується до температури об'єкта охолодження. Подальше розширення (процес 2-3) проходить ізотермічно з підведенням теплоти q0 до робочого тіла. В процесі 3-4 тіло адіабатно стискається з підвищенням температури від Т0 до Т. Подальше стискання відбувається по ізотермі 4-1 з відведенням теплоти q у навколишнє середовище. Робоче тіло провертається у початковий стан.
Цикл Карно як ідеальний цикл передбачає, що температура охолоджувального середовища Т0 не знижується, а температура навколишнього середовища Т не підвищується. Крім того Т0 є температурою низького температурного рівня і об'єкта охолодження, а Т – високим температурним рівнем і температурою навколишнього середовища. На практиці температура об'єкта охолодження завжди повинна бути вищою за низький температурний рівень, а температура навколишнього середовища має бути меншою за високий температурний рівень.
Дата добавления: 2015-04-15; просмотров: 1608;