ЦИКЛ ПАРОЭЖЕКТОРНОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

 

Принципиальная схема пароэжекторной холодильной установки пред­ставлена на рис. 12.8. Из испарителя 1 пар холодильного агента поступает в камеру смешения эжектора 2. Сюда же одновременно подается пар из котла 6. Полученная в камере смешения смесь пара сжимается в диффузоре эжек­тора. Поступая в конденсатор 3, пар конденсируется с отдачей теплоты паро­образования. После конденсатора часть жидкости дросселируется в дрос­сельном вентиле 4, где происходит падение давления и температуры. Другая ее часть с помощью питательного насоса 5 направляется в котел 6, где она вновь с помощью подведенной извне теплоты q1превращается в пар.

Холодильный коэффициент в данном случае определяется по формуле

где q2 - удельное количество теплоты, подведенное к рабочему телу в испа­рителе; q1- удельное количество теплоты, подводимое к рабочему телу в котле.

 

 

 

Рис. 12.8

 

Пароэжекторные холодильные установки отличаются простотой конст­рукции, надежностью в работе и малыми габаритами. Однако они имеют низкую тепловую экономичность и термодинамически менее совершенны, чем парокомпрессорные холодильные установки.

ТЕПЛОВОЙ НАСОС

 

Тепловыми насосами называются устройства, с помощью которых тепло­та, забираемая от источника с низкой температурой посредством затрачен­ной извне работы, отдается потребителю при более высокой температуре. Ра­бота теплового насоса в принципе не отличается от работы холодильной установки.

Принципиальная схема теплового насоса представлена на рис. 12.9. Его работа происходит следующим образом. В компрессоре 1 происходит сжатие холодильного агента с повышением его температуры. В конденсаторе 2 про­исходит конденсация парообразного рабочего тела. Выделяющаяся при этом теплота q1передается жидкости, циркулирующей в отопительной системе. В дроссельном вентиле 3 конденсат рабочего тела дросселируется с понижением его давления и температуры. В испарителе 4 температура хладоагента по­вышается за счет подвода удельного количества теплоты q2



Рис. 12.9

Эффективность работы теплового насоса характеризуется отопительным коэффициентом ε, который определяется по формуле

,

где q1- удельное количество теплоты, отданное рабочим телом потребителю в конденсаторе 2; q2- удельное количество теплоты, принятой рабочим телом в испарителе 4; l - удельное количество работы, затраченной на привод ком­прессора.

При использовании в качестве холодильного агента паров жидкости, ки­пящей при низких температурах (аммиак, углекислота, фреоны и др.), цикл теплового насоса не отличается от цикла парокомпрессионной холодильной установки, изображенного на рис. 12.5. Из рассмотрения этого цикла следу­ет, что

.

Так как энтальпия рабочего тела в результате дросселирования не изменяет­ся, то

.

Тогда

.

Отсюда

.

Холодильный коэффициент в случае, если бы тепловой насос работал по обратному обратимому циклу Карно, был бы равен

.

Например, при отоплении здания зимой при температуре низшего источ­ника (речная вода)

Т2=280 К и температуре рабочего тела в отопительной системе Т1=360 К . Следовательно, тепловой насос передает в отопительную систему количество теплоты в 4,5 раза большее, чем количество затрачиваемой в компрессоре работы. Таким образом, при указанных значениях Т1и Т2тепловой насос теоретически мог бы передать потребителю количество теплоты в 4,5 раза большее, чем при обычном элек­трообогреве при той же затраченной электроэнергии.

 

ВИХРЕВАЯ ТРУБА

 

В 1931 г. французским инженером Ж. Ранком был открыт вихревой эф­фект энергетического разделения газов. В 1946 г. немецкий физик Р. Хильш экспериментально исследовал этот эффект в устройстве, называемом вихре­вой трубой. Р. Хильшем был дан рад рекомендаций для конструирования, эксплуатации и определения температурной эффективности вихревой трубы.

Рис. 12.10

Принципиальная схема вихревой трубы представлена на рис. 12.10. Эф­фект Ранка проявляется в закрученном потоке вязкой сжимаемой жидкости. Установка работает следующим образом. При поступлении газа через тан­генциальное сопло 1 в трубе образуется интенсивный вихревой поток. При этом осевые слои газа заметно охлаждаются и отводятся через отверстие диафрагмы 2 в виде холодного потока. Периферийные слои газа подогрева­ются и выводятся через вентиль 3 в виде горячего потока. Изменяя положе­ние вентиля, можно изменять расходы и температуры холодного и горячего потоков. Для понижения температуры tкнеобходимо уменьшить расход хо­лодного потока (вентиль 3 открывается). Для повышения температуры горя­чего потока следует уменьшить его расход (вентиль 3 закрывается).

Суммарное количество энергии холодного и горячего потоков, отводимых из трубы, по закону сохранения энергии будет равно количеству энергии по­ступающего сжатого газа (если труба изолирована). В результате происхо­дящих внутри вихревой трубы сложных газодинамических процессов проис­ходит перераспределение энергии. По разности температур поступающего газа lс и получаемого холодного потока txможно определить понижение тем­пературы ∆tк

.

Повышение температуры горячего потока будет

,

где tГ- температура горячего газа.

При постоянных температуре tc и давлениях перед трубой и за ней разно­сти температур ∆tx и ∆tг будут изменяться в зависимости от величин масс по­токов холодного Gx и горячего Gr газов. Доля холодного воздуха

,

(где Gc - масса газа, поступающего в трубу) регулируется изменением коли­чества Gr с помощью вентиля 3.

Энергетический баланс вихревой трубы при отсутствии теплообмена ее с окружающей средой будет

,

где Gc ic - энергия подведенного к трубе потока; Gr ir и Gx ix - энергия горяче­го и холодного потоков соответственно. Это уравнение можно переписать в виде

,

или

.

Так как , то

.

Отсюда

.

Разделив обе части полученного уравнения на Gc, после некоторых пре­образований получим

.

Это уравнение позволяет найти любую из величин ∆tх и ∆tг при извест­ной одной из них, а также при известном μ.

Главным преимуществом рассмотренной холодильной установки является предельная простота ее конструкции ввиду отсутствия движущихся деталей. Основным недостатком является низкий кпд., что связано с большой затра­той энергии на получение сжатого газа.






Дата добавления: 2016-06-05; просмотров: 504; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2017 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.01 сек.