ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Понятие о тепле и холоде из "Холодильно-компрессорные машины и установки" Физическая природа тепла и холода одна и та же, разница состоит только в скорости движения молекул и атомов. Когда тепло отводится, движение молекул замедляется, и тело охлаждается. Если же тепло подводится, то движение молекул ускоряется, и тело нагревается, т. е. причиной нагрева и охлаждения является движение молекул, из которых состоит любое физическое тело. Охлаждение нагретого тела до температуры окружающей среды происходит самопроизвольным, естественным путем за счет отдачи тепла в окружающую среду (воздух, вода) без применения холодильной техники. Задачей последней является охлаждение тела до температуры ниже температуры окружающей среды, что можно осуществить с помощью холодильных машин или источников безмашинного холода (например, льда). [c.9] Тепловое состояние физического тела характеризуется степенью его нагрева, или температурой. Международная система единиц (СИ), а также ГОСТ 8550—61 Тепловые единицы предусматривают для измерения температуры применение двух температурных шкал термодинамической (Г) и Международной практической ( ). Температуры по каждой из этих шкал выражаются в градусах Кельвина (°К) и в градусах Цельсия (°С) в зависимости от начала отсчета (положения нуля) по шкале. [c.9] Единицы измерения тепловой энергии. В системе единиц СИ в качестве единой меры энергии всех видов, в том числе и тепловой, принят джоуль дж), т. е. работа силы в 1 ньютон на пути в 1 метр (при совпадении направлений силы и перемещения точки приложения силы). Более удобной величиной является килоджоуль (кдж), равный 1000 дж. [c.9] Теплоемкость жидкостей и твердых тел зависит от их температуры. С уменьшением температуры теплоемкость в большинстве случаев уменьшается. [c.10] Агрегатное состояние вещества (твердое, жидкое, газообразное) зависит от внешних условий — температуры 1 и давления р. При определенном изменении этих условий форма связи между молекулами в теле меняется, и оно переходит в другое агрегатное состояние. [c.10] Фазовые превращения однородных тел происходят при постоянной температуре, зависящей от условий перехода и физических свойств тела, и сопровождаются выделением или поглощением скрытой теплоты, которая расходуется на изменение связи между молекулами. [c.10] Фазовые превращения не сопровождаются химическими изменениями и являются физическими процессами. Некоторые вещества при этих превращениях (плавлении, кипении, сублимации) поглощают относительно большие количества тепла при низкой температуре, что позволяет применять их для получения охлаждающего эффекта. [c.11] Плавление. Плавление водного льда широко используется для охлаждения при 0°С. Для получения более низких температур в лед или снег добавляется соль. Смеси приготовляются из веществ, которые в процессе растворения поглощают тепло. Наиболее распространенные смеси для охлаждения хлористый натрий со льдом (до —21,2°С) и хлористый кальций со льдом (до —55°С). [c.11] В практике для охлаждения применяется лед из эвтектических растворов, низшая пл которого определяется эвтектической точкой. Так, например, водные растворы тиосульфита натрия (ЫагЗаОз) и нитраты натрия ЫаЫОз имеют температуру замерзания tз соответственно — 11° С и —18,5° С. [c.11] Низкие температуры можно получить при смешении льда с разведенными кислотами. Например, смесь из равных количеств 66%-ной серной кислоты и снега или измельченного льда имеет 4=—37° С. [c.11] Кипение. Процесс парообразования протекает при подводе тепла к жидкому телу. Количество тепла, необходимое для превращения 1 кг насыщенной жидкости в сухой насыщенный пар, называется теплотой парообразования Для охлаждения применяются-жидкости, имеющие при атмосферном давлении рат низкую температуру кипения 0 и большую теплоту парообразования tQ и зависят от р с увеличением его повышается, а 7п уменьшается. Процесс кипения жидкости широко применяется в циклах паровых холодильных машин. [c.11] Сублимация. Процесс перехода тел из твердого состояния в парообразное, минуя промежуточное жидкое, называется сублимацией, или возгонкой. Для охлаждения применяется сублимирующая твердая углекислота, или сухой лед . Температура сублимации сухого льда при рат равна —78,9° С, холодопроизводительность (теплота сублимации) —574 кдж1кг (137 ккал/кг)-, уменьшая давление, можно понизить температуру сублимации сухого льда до —100° С. [c.11] Если воздух, сжатый до 9000 кн/м при 1 = 25 С, адиабатически расширяется до 100 кн/ж , то при Л=1,4 конечная температура Т 2 = 7 1(Р2/Р1 =298(100/9000) /1- = 83,2° К, или 2=83,2—273 = =—189,8° С. Такой метод получения низких температур применяется в технике глубокого холода и в воздушных холодильных машинах. [c.12] Охлаждение дросселированием (эффект Джоуля — Томсона . [c.12] Дросселированием называется снижение давления жидкости или газа при прохождении их через суженное отверстие (вентиль, кран). В этом процессе не совершается внешней работы, и энтальпия остается постоянной. Внутренняя энергия газа расходуется на преодоление внутреннего трения при прохождении газа через суженное отверстие. Изменение температуры реального газа при дросселировании называется эффектом Джоуля—Томсона. Он применяется в технике глубокого охлаждения. Температура при дросселировании понижается во много раз меньше, чем при адиабатическом расширении. [c.12] Холодильный процесс в вихревой трубе требует большого расхода электроэнергии. Преимуществами этого метода охлаждения являются конструктивная простота вихревой трубы, надежность работы и быстрота пуска. Применение его целесообразно в отдельных случаях для эпизодического кратковременного получения холода в малых количествах, особенно при наличии сети пневматических трубопроводов. [c.13] Для определения параметров рабочего тела при расчетах циклов холодильных машин применяются таблицы сухих насыщенных паров холодильных агентов (приложения 1, 2, 3), а также тепловые диаграммы (приложения 9, 10, 11 см. вклад.). [c.14] Наиболее распространенными являются диаграммы энтропия— температура (5 — Т) и энтальпия — давление I — р). [c.14] Диаграмма 5 — Г. В диаграмме 5 — Г по оси абсцисс откладываются значения энтропии 5 и проводятся вертикальные линии постоянных 5 — адиабаты по оси ординат откладываются значения абсолютной температуры Т и проводятся горизонтальные линии постоянных Т — изотермы. На полученную сетку из адиабат и изотерм наносятся пограничные кривые, характеризующие состояние соответственно насыщенной жидкости (паросодержание л =0) и сухого насыщенного пара (л =1). Между обеими пограничными кривыми область влажного пара 2. Пограничная кривая х=0 отделяет от области влажного пара 2 область переохлажденной жидкости 1, а кривая л =1 —область перегретого пара 3 от влажного. На диаграмме нанесены линии постоянных паросодержаний х-, постоянных давлений р — изобары постоянных удельных объемов V — изохоры постоянных энтальпий г— изоэнтальпы (см. рис. 4, а). Изобара в области влажного пара совпадает с изотермой, а в области перегретого пара круто поднимается вверх. Подведенное и отведенное тепло, затраченная и полученная работа изображаются в диаграмме 5 — Т площадями. Тепло, подведенное к телу в изотермическом процессе 1—2, соответствует площади 1—2 — а — Ъ тепло, отведенное в изобарическом процессе 3—4, — площади 3—4 — (1 — с (рис. 4, б). [c.14] Диаграмма I — р. Сетку диаграммы составляют горизонтальные линии — изобары и вертикальные линии — изоэнтальпы (рис. 5, а). Для удобства пользования диаграммой обычно по оси ординат применяется логарифмический масштаб (lgp). На диаграмме нанесены линии постоянных t, з, х и V. Преимуществом диаграммы / — р является то, что тепло и работа для адиабатического процесса в ней изображаются не площадями, а отрезками по оси абсцисс. Так, тепло, подведенное в изотермическом процессе 1—2, равно разности энтальпий (отрезок 1—2, рис. 5, б). [c.15] Вернуться к основной статье