ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Прямой термодинамический цикл водоаммиачного раствора из "Холодильные машины и аппараты" Для практических расчетов абсорбционных холодильных машин наиболее распространены диаграммы г и t— gp (рис. 243, г), однако анализ процессов весьма нагляден в энтропийных диаграммах. [c.459] Аналогично диаграмме 4—1 для водоаммиачного раствора построена также диаграмма (I—з) концентрация—энтропия (рис. 243, д). [c.459] Например, линии постоянной концентрации 0,5 жидкой и паровой фаз являются пограничными кривыми рабочего тела. Таким образом, энтропийные диаграммы раствора по существу представляют собой сетку пограничных кривых, расположенных между линиями чистого аммиака и воды. Каждая пара этих кривых дает основу для своей полной энтропийной диаграммы. Нанесение всего множества таких диаграмм на один лист затруднительно, поэтому в полных текстах диаграмм автор ограничился только пограничными кривыми для некоторых значений концентраций. Для более полной характеристики состояния рабочего тела в диаграммах нанесены изобары жидкой и паровой фаз, представляющих собой геометрическое место точек одного и того же давления на различных пограничных кривых. [c.459] Выбирая точку М при заданной температуре, не трудно ее перенести в энтропийные диаграммы на соответствующие изотермы. Определив положение точки М для нескольких температур в интервале аа, можно построить в энтропийных диаграммах линии =пост. и р== пост, в области влажного пара в соответствии со значениями этих величин в заданном термодинамическом цикле водоаммиачного раствора. [c.459] Водоаммиачные паровые двигатели практически не распространены, однако их теория важна для изучения абсорбционных холодильных машин. [c.459] В этих машинах совмещены прямой и обратный циклы раствора. Изложим вначале теорию прямого кругового процесса водоаммиачного раствора. [c.459] В идеальном цикле насос может быть заменен компрессором. Рабочий процесс компрессора при адиабатном сжатии изображен в диаграммах линией а —Ь, а точки а, Ь, с, й определяют цикл двигателя. [c.460] Тепловые потоки во всех аппаратах могут быть определены с помощью соответствующих площадей под линиями процессов в 5—Г диаграмме или в з—г— отрезками, как это показано на рис. 247. [c.460] Термодинамическая эффективность рассмотренного цикла теплового двигателя определяется его термическим коэффициентом полезного действия. Применение его целесообразно при греющем источнике переменной температуры (газ, горячая вода). При обогреве котла путем непосредственного сжигания топлива требуется поддерживать внутри его высокие давление и температуру. Однако если учесть, что критическая точка водоаммиачного раствора ниже, чем воды, и при температуре аммиака выще 250° возможно его разложение, то по своей эффективности водоаммиачный двигатель в этих условиях уступает двигателю с парами воды. Однако возможность использования такого двигателя при утилизации тепла отходящих газов, а также большое его значение для теории холодильных циклов вызывает необходимость подробного его рассмотрения. [c.461] В приведенном выше тепловом двигателе паровая машина работает влажным паром, который не трудно разделить на сухой пар и жидкость. Тогда в идеальном цикле с ухой равновесный пар поступит в паровую машину, а насыщенная жидкость—в расширительный цилиндр. Принципиальная схема такого теплового двигателя показана на рис. 245,6, а его рабочие процессы в 5—Т и 8—/ диаграммах на рис. 246,6 и 247,6. Здесь влажный пар в состоянии с разделяется в отделителе 5 на сухой равновесный состояния с и жидкость Сд. В паровую машину поступает л кг пара, а в расширительный цилиндр (1—х) кг жидкости, где х—степень сухости пара в точке с. Следует подчеркнуть, что 5—Т и 5—1 диаграммы составлены для 1 кг вещества. По этой причине в них можно изобразить изменение состояния 1 кг раствора в рассматриваемых ниже процессах. Разделение дает два потока с массами, меньшими килограмма, и, значит, в диаграммах нельзя показать процессов, совершаемых л и (1—х) кг раствора. Однако, поскольку характер процесса с постоянной массой не зависит от ее величины, то можно для наглядности изобразить в диаграммах процессы после разделения, оговорив при этом, что они показывают изменение состояния 1 кг. [c.462] Этим условным приемом изображения процессов с разделением потоков мы будем пользоваться в дальнейшем. [c.462] Точка с координатами id и s характеризует состояние рабочего тела в целом после раздельного расширения его фаз в паровом и жидкостном цилиндрах, но до их смешения. Вообще говоря, состояние, определяемое параметрами а и s , не является равновесным равновесие здесь достигается только в конце смешения. Как известно, этот процесс необратим, и энтропия должна возрастать. Поэтому энтропия в конце процесса смешения Sam должна быть больше s . Однако процесс смешения протекает в данном случае без теплообмена с внешней средой, поэтому энтальпия idm после смешения должна равняться энтальпии /5 до него. Состояние рабочего тела в конце смешения определяется пересечением линии постоянной концентрации Сд в области влажного пара при давлении и линии /J=no T. [c.463] Необратимый процесс смешения нельзя начертить в термодинамической диаграмме, однако можно зафиксировать его начало и конец. Параметры и s определяют начальное, а idm и s m—конечное состояние. [c.463] Раствор в состоянии dm конденсируется далее в водоаммиачном конденсаторе 3 при постоянном давлении р и концентрации = пост, и достигает состояния а. Этот процесс изображается отрезком dm — a на линии =пост. в области влажного пара. [c.463] Такого рода круговые процессы происходят при использовании раствора в качестве рабочего тела теплового двигателя и холодильной машины. В целях исключения повторений в дальнейшем мы будем циклы с внутренним замкнутым разветвлением называть просто циклами, сущность процессов которых выявляется принятой нами системой их записи. [c.463] МОГО процесса смешения. Однако степень обратимости зависит еще в значительной мере от необратимых потерь в результате теплообмена между рабочим телом и источниками. [c.464] Исключим теперь расширительный цилиндр 6 в цикле с насосом, изображенным на рис. 245,6. Горячий слабый раствор в состоянии с из отделителя можно направить в теплообменник 8 для регенеративного подогрева раствора, поступающего в кипятильник. Влажный пар состояния с разделяется в отделителе на сухой пар с и раствор с . Сухой пар адиабатно расширяется в паровой машине по линии —d. Площадь о — к — с - о (рис. 246,6) характеризует работу, произведенную 1 кг пара в процессе расширения. Слабый раствор с (рис. 245,6) охлаждается в теплообменнике и в состоянии е поступает в смеситель 7. В этот же аппарат поступает пар d из паровой машины. После смешения пара с жидкостью образуется влажный пар п, который в водоаммиачном конденсаторе превращается в жидкость состояния а. Крепкий раствор из конденсатора подается насосом через теплообменник в кипятильник, и таким образом осуществляется замкнутый круговой процесс. [c.464] В таком тепловом двигателе работа расширения пара будет меньше по сравнению с двигателем, работающим по предыдущей схеме. В результате разделения только часть циркулирующего в системе рабочего тела (сухой пар) совершает работу расширения. Однако тепловая энергия отделенной жидкости не пропадает, а используется для подогрева поступающего в кипятильник крепкого холодного раствора. Таким образом, тепловая энергия отделенной жидкости расходуется не на получение работы, а на регенерацию тепла. В результате этого коэффициент полезного действия г р цикла теплового двигателя с регенерацией тепла в ряде случаев больше, чем 7)2. [c.464] Сравнивая выражения (XIII—606 и 596), нетрудно заключить, что если 7)р т) , то и 7]р Tjg. Водоаммиачный жидкостный цикл о - с — d (рис. 246, б) мало экономичен. Цикл с регенерацией тепла вместо адиабатного расширения термодинамически целесообразен для абсорбционных холодильных машин. [c.465] На рис. 248 в энтропийной диаграмме изображены рабочие процессы регенеративного цикла теплового водоаммиачного двигателя, осуществляемого в условиях постоянства температур источников. Термодинамическая эффективность этого цикла может быть выяснена путем рассмотрения циклаа-6 —с —d с расширением влажного пара. Тепло, отводимое в водоаммиачном конденсаторе на участке d — m , может быть передано кипятильнику для выпаривания раствора от состояния Ь до ц. [c.465] Вернуться к основной статье