ИСКУССТВЕННЫЙ ХОЛОД

Трансформаторами тепла называются установки, при помощи которых осуществляется перенос энергии в виде тепла от источников с более низкой температурой к источникам с более высокой температурой. Такое преобразование называется в технике - повышением потенциала тепла. Для увеличения потенциала тепла необходима затрата высшей энергии любого вида: электрической, механической, химической.

Рисунок 14.1- Разнообразные установки

где Тн - температура теплоотдатчика;

Тв - температура теплоприемника;

Тос - температура окружающей среды;

И - испаритель;

К - конденсатор;

КМ - компрессор;

ДТ - детандер

Процессы уменьшения потенциала тепла обычно классифицируются в зависимости от того, каково положение температурных уровней нижнего Тн и верхнего Тв источников тепла (теплоприемников и теплоотдатчиков ) по отношению к температуре окружающей среды Тос ~ 20 °С (293 К).

В том случае, когда Тн < Тос температура теплоприемника ниже температуры окружающей среды, а Тв=Тос температура теплоотдатчика равна температуре окружающей среды процесс называется холодильным. При Тн > Тос и Тв > Тос процесс называется теплонасосным. Тн < Тос и Тв > Тос процесс называется комбинированным.

Основной целью холодильного процесса - выработка холода, т.е. отвод тепла в окружающую среду от тел, температура которых ниже температуры окружающей среды.

Основной целью теплонасосного процесса - использование тепла окружающей среды или тепла других низко - потенциальных источников, напряжения отработавшего тепла низко­го потенциала для теплоснабжения

Комбинированный процесс объединяют одновременно холодильный и теплонасосный.

Рисунок 14.2 – T-S диаграмма для процессов

В испаритель И подводится тепло низкого потенциала, который передается через поверхность нагрева рабочему агенту. Рабочий агент в испарителе копит (испаряется) при низком давлении Рн и соответствующей ему низкой температуре Тн. Пары рабочего агента всасываются из испарителя в компрессор и сжимаются им давления Рн до более высокого Рв.

Из компрессора сжатые пары рабочего агента поступают в конденсатор. В конденсаторе тепло отводится от рабочего агента в окружающую среду, а рабочий агент конденсируется при температуре Тв соответствующей давлению Рв.

Конденсат рабочего агента поступает из конденсатора в детандер и расширяется в нем от давления Рв до давления Рн. В процессе расширения в детандере происходит частичное испарение рабочего агента, сопровождающееся понижением температуры агента от Тв до Тн. Из де­тандера в испаритель поступает парожидкостная смесь при давлении Рн и температуре Тн. В этих установках для осуществления процесса трансформации тепла используется электрическая (механическая) энергия.