Эффективность холодильного цикла

Эффективность холодильного цикла оценивается холодильным
коэффициентом ε - отношением количества теплоты, отведенного от охлаждаемого источника, к затраченной работе:

ε= q_о / l_ц (1.7)

Подставляя значение l_ц из выражения (1.1), получаем

ε= q_о / (q_к - q_о ) =Т_о / (Т_{к -} - Т_о ) (1.8)

Выражение (1.8) показывает, что холодильный коэффициент цикла Карно не зависит от физических свойств рабочего тела, а является лишь функцией температур Т_о и Т_к. Он тем больше, чем выше Т_о и чем ниже Т_к. В действительных условиях работы источником низкой температуры является охлаждаемое тело (воздух, вода, рассол, про­дукт, грунт и т. д.), источником высокой температуры - охлаждающая среда: вода или воздух.

Согласно (1.8), чем больше холодильный коэффициент, тем меньше работы затрачивается на получение единицы холода, т.е. выше эко­номичность работы холодильной машины. Исходя из этого, при проек­тировании холодильной установки необходимо стремиться к возмож­но наиболее высокой T_о и к более низкой Т_к.

Рабочее вещество холодильного цикла называется холодильным агентом (хладагентом). Холодильные циклы реализуются в холодиль­ных машинах.

Эффективность цикла теплового насоса

Эффективность цикла теплового насоса оценивается отноше­нием полученной теплоты к затраченной работе, называемым коэф­фициентом преобразования или коэффициентом отопления:

μ = q_к / l_ц (1.9)

Коэффициент преобразования характеризует затрату работы l_ц на получение единицы теплоты в заданных условиях. Его можно выра­зить через температуры путем подстановки в уравнение (1.9) вместо l_ц разности q_к – q_о:

(1.10)

Выражение (1.10) показывает, что чем выше температура нагревае­мого тела Т_к и ниже Т_ос, тем меньше коэффициент преобразования, следовательно, больше работы затрачивается на получение единицы теплоты. Из уравнения (1.1) путем деления обеих частей равенства на l_Ц получим:

(1.11)

На рисунке 1.5 (в) показан обратный комбинированный цикл (теплофикационный). Состоит из двух циклов: холодильного 1-2-3-4 и теплового насоса 2-5-6-3. Обратный комбинированный цикл эффективнее двух отдельных циклов, так как в нем используется теплота на обоих температурных уровнях.

Степень термодинамического совершенства холодильного цикла оценивают путем сравнения его холодильного коэффициента с холодильным коэффициентом цикла Карно.

(1.12)