Коэффициент полезного действия холодильных машин

Простым примером холодильной машины является обычный бытовой холодильник. Его внутреннее пространство представляет собой более холодный резервуар (температура T a), окружающая среда — более горячий резервуар (температура Tj), работа производится электрическим током. Форма записи для выражения коэффициента полезного действия зависит, естественно, от самого процесса. Поэтому для холодильной машины к. п. д. определяют как отношение полученного холода (т. е. теплоты отнятой от более холодного резервуара) к затраченной работе. Следовательно, [c.29]

Экспериментально установлено, что если различные виды работы могут быть полностью обращены в теплоту и в идеальном случае могут полностью переходить друг в друга, то обратное преобразование невозможно, так как только некоторая часть теплоты превращается в работу при циклическом процессе. Здесь речь идет о закрытой системе, совершающей круговой термодинамический процесс, а не о единичном акте, так как в последнем случае согласно принципу эквивалентности преобразование тепла в работу можно произвести полностью. Такая система является, по сути дела, или тепловой машиной (система суммарно производит работу над источником работы), или холодильной машиной (источник работы суммарно производит работу над системой). Поэтому неудивительно, что изучение вопросов, связанных со вторым началом термодинамики, исторически обязано исследованию принципа действия тепловых машин, назначение которых состоит в превращении тепла в работу. В фундаментальном труде французского инженера Сади Карно Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу (1824) сделана первая, еще весьма несовершенная попытка сформулировать второе начало термодинамики. В труде Карно рассматриваются три основных вопроса 1) необходимое условие для преобразования теплоты в работу 2) условие, при котором трансформация теплоты в работу может достигнуть максимального эффекта 3) зависимость коэффициента полезного действия тепловой машины от природы рабочего вещества. В труде Карно был сделан совершенно правильный вывод, что коэффициенты полезного действия всех обратимых тепловых машин одинаковы и не зависят от рода работающего тела, а только от интервала предельных температур, в котором работает машина. [c.88]

Коэффициент полезного действия абсорбционной машины -ц также выражается отношением, как и для других холодильных машин с тепловым двигателем. [c.70]

Цикл Карно для идеального газа является идеальной, не осуществимой в практике схемой тепловой (холодильной) машины. В технической термодинамике рассматриваются другие циклы, более близкие к реальным процессам в тепловых машинах, и вычисляются коэффициенты полезного действия этих циклов. [c.46]

Холодильный коэффициент нельзя рассматривать как к. п. д. холодильной машины. Коэффициент полезного действия характеризует долю тепла, которое может быть превращено в работу, и поэтому заведомо меньшей единицы. В данном случае затрачиваемая работа ие превращается в тепло, а служит лишь средством, обеспечивающим перенос ( подъем ) данного количества тепла с низшего температурного уровня на высший. Поэтому Qo обычно больше L, а е — больше единицы. [c.648]

Подбирая объемы и г, всегда можно построить циклы с одинаковой площадью, т. е. независимо от допускаемого различия в коэффициентах полезного действия т] я ц удается выполнить условие Л==Р1—Рг—Q2=Л В результате этога оба цикла смогут замкнуться одновременно, и после одного оборота обоих циклов в окружающей среде произойдут только переносы теплоты между телами с температурами Г1 и Гг. Если коэффициенты полезного действия машин не равны, то машину с большим коэффициентом полезного действия можно выбрать в качестве тепловой, а другую, работающую на идеальном газе, сделать холодильной. Если допущение о том, что коэффициент полезного действия первой машины больше, чем второй, является правильным, то [c.25]

Посмотрим, что произойдет, если машину с более высоким коэффициентом полезного действия сделать тепловой машиной, а вторую выбрать в качестве холодильной. Допускаемое в порядке предположения неравенство 7]= (Л/Qi) > (v4/Q/) =т возможно, если Q,исходное состояние теплота (Q/—Qi)>0 окажется перенесенной от более холодного тела с температурой Т2 к более горячему телу. По определению Q/ — это теплота, отдаваемая при Т=Т холодильной машиной, а Qi —теплота, взятая при той же температуре тепловой машиной. [c.45]

Идеальная холодильная машина, как видно из рис. XVI-I, предполагает всасывание компрессором влажного пара и его сжатие в области X < I, где х — паросодержание. Очевидно, даже при достижении в конце сжатия состояния сухого насыщенного пара (х = I), т. е. в предельном варианте реализации обратного цикла Карно, компрессор будет все же всасывать влажные пары хладоагента. Такой процесс, однако, практически невыгоден, так как в результате соприкосновения с нагретыми стенками цилиндра компрессора частицы жидкости будут здесь испаряться без увеличения холодопроизводительности машины при одновременном уменьшении объемного коэффициента полезного действия компрессора. По этой причине компрессор действительной холодильной машины всасывает сухой насыщенный пар, осуществляя его сжатие в перегретой области (адиабата I—2 на рис. XVI-2, б), что составляет третье отличие от идеального рабочего цикла. Заметим, что сжатие паров в перегретой области является термодинамически невыгодным, поскольку на участке 2—3 или /О—// количество холода, приходящееся на единицу затрачиваемой работы, меньше, чем в области влажного пара. Однако небольшой перерасход работы практически перекрывается тем, что вся скрытая теплота хладоагента используется только в испарителе, и производительность компрессора увеличивается за счет возрастания объемного коэффициента полезного действия компрессора. [c.731]

Двухступенчатые и трехступенчатые машины. В некоторых технологических процессах требуются более низкие температуры, чем те, для получения которых могут быть эффективно использованы одноступенчатые компрессионные холодильные машины. Для аммиака, например, при давлении 1 ат температура кипения о = —34° С. Если необходимо иметь более низкую температуру испарения, одноступенчатая холодильная машина может оказаться либо малоэкономичной, либо совсем непригодной, так как увеличение разности температур конденсации и испарения (I— ) приводит к возрастанию степени сжатия и соответственно — к снижению объемного коэффициента полезного действия компрессора. Кроме того, увеличение степени сжатия паров хладоагента повышает их температуру и может даже вызвать разложение паров. [c.658]

В двухступенчатой холодильной машине степени сжатия в цилиндрах низкого и высокого давления значительно ниже, чем в одноступенчатой, поэтому объемный коэффициент полезного действия компрессора соответственно выше. [c.659]

Машины такой конструкции применяются для получения температур от — 80 до —120 С. В качестве холодильного агента в них используют водород или гелий. Достоинством этих машин является простота конструкции и эксплуатации, малая чувствительность к загрязнениям (вследствие отсутствия вентилей) и высокий коэффициент полезного действия. [c.676]

Цикл Карно равновесен, так как все составляющие его процессы равновесны. При проведении этого цикла в обратном направлении все характеризующие его величины имеют те же значения, что в прямом цикле, но обратные знаки . Теплота Q2 поглощается газом у тела с низшей температурой Гг и вместе с отрицательной работой А цикла передается телу с высшей температурой Г1. В сумме нагреватель получает теплоту Р1 = Р2+ - Таким образом, в обратном цикле Карно работа превращается в теплоту и одновременно теплота Q2 переносится от тела с низшей температурой к телу с высшей температурой. Обратный цикл Карно дает схему действия идеальной холодильной машины. Коэффициентом полезного действия обратного цикла Карно называется отношение затраченной работы к теплоте, отданной нагревателю, т. е. та же величина т], что для прямого цикла. [c.44]

Приведенный расчет теоретического цикла холодильной машины не учитывает действительных потерь, которые могут достигать значительной величины это заставляет вводить в расчет коэффициенты полезного действия. [c.12]

Допустим, что соотношение (1,24), а вместе с ним равенство (1,23) оказались не универсальными, т. е. нашлось вещество, которое в обратимом цикле Карно имеет другой коэффициент полезного действия, отличный от т) для идеального газа. Рассмотрим тогда работу двух машин, в одной из которых используется идеальный газ, а в другой — вещество с произвольными свойствами. Пусть машины используют общие источники теплоты с температурами и Гг. В одной из них можно получать работу А за счет поглощения теплоты О, от теплоотдатчика при Т=Т1 п отдачи теплоприемнику теплоты С 2 при Г=Гг. Это позволяет совершать работу Л = Р1—С г- Во второй машине можно за счет этой работы осуществить холодильный цикл , т. е. провести цикл в обратном направлении и взять от тела с низкой температурой Гг некоторое количество теплоты Сг, отдавая теплоту при более высокой температуре Т Т. Величины, относящиеся ко второй машине, отмечены везде штрихом ( ). [c.25]

Из табл.11.1 видно,что, например,теплоприток в холодильник Ока-3 при среднем перепаде температур = 20 К оказывается 48 Вт. В то же время холодильная мощность компрессора этого холодильника составляет Со ком = 130 Вт. Таким образом, средний коэффициент рабочего времени Ь = к >м = 48/130 = 0,37. Именно малость этого коэффициента обеспечивает длительный срок службы агрегата без ремонта. Мощность на валу электродвигателя холодильника Ока-3 равна 1 "дв = 93 Вт, а коэффициент полезного действия двигателя 1 )дв = 0,65. Тогда эффективный холодильный коэффициент компрессорной машины окажется равным с. =С к.-.Ад / дв = 130 0,65/93 =0,91. [c.373]

В ряде случаев при изучении обратного кругового процесса холодильный коэффициент оказывается важным критерием. При выяснении роли усовершенствования холодильной машины, введении того или иного процесса в холодильный цикл пользуются только холодильным коэффициентом. Однако полная эффективность процесса получения холода зависит не только от холодильной машины, но и от связанного с ней двигателя. Выражения (I—21, 21а) вскрывают эту важнейшую особенность процесса получения искусственного холода. Можно иметь очень совершенную холодильную машину и мало совершенный двигатель, а в результате общая эффективность производства холода будет невелика, так как эта величина определяется произведением коэффициента полезного действия двигателя на холодильный коэффициент. [c.24]

В последние годы воздух весьма оригинальным путем используется для получения охлаждающего и нагревательного эффекта в так называемой вихревой трубе. Принцип действия вихревой трубы заключается в следующем сжатый воздух, охлажденный после компрессора водой, направляется к соплу, тангенциально направленному по отношению к вихревой камере, состоящей из трубы, ограниченной с одной стороны диафрагмой с центральным отверстием, а с противоположной—диафрагмой со щелями по периферии. Искусственно завихренный воздух разделяется на два потока горячий и холодный. Холодный воздух выходит через центральное отверстие, а горячий—с противоположной стороны. Схема вихревой трубы и ее конструктивное выполнение в лаборатории холодильных машин Одесского института пищевой и холодильной промышленности показаны на рис. 50, а и б. Исследование процессов в вихревой трубе, проведенное В. С. Мартыновским и др. [102], показало, что можно получать холодный и горячий воздух весьма простыми средствами. Коэффициент полезного действия такого устройства невелик, поэтому в настоящее время оно может применяться главным образом в лабораторной практике. [c.128]

Коэффициенты полезного действия расширителя и компрессора в действительных процессах холодильных машин не одинаковы, причем расширителя всегда меньше У]адк компрессора. Это объясняется тем, что рабочий процесс расширителя совершается с более холодным рабочим телом. [c.422]

Коэффициент полезного действия расширителя также уменьшается с понижением температуры, однако относительная экономичность воздушной холодильной машины при этом растет. С понижением температуры после расширителя холодильный коэффициент действительного цикла вначале возрастает, а затем вновь начинает падать. Это объясняется тем, что убывание холодильного коэффициента теоретического цикла при понижении температуры T после расширителя приводит также и к уменьшению отношения а работы расширителя к работе цикла, что в свою очередь влечет за собой сокращение действительных потерь. Уменьшение же действительных потерь приводит к относительному увеличению холодильного коэффициента действительного цикла. [c.423]

Для компрессорной системы в случае работы без потерь тепловой коэффициент С представляет собой произведение коэффициента полезного действия теплового двигателя на холодильный коэффициент холодильной машины [c.475]

Следовательно, эффективность работы абсорбционной машины определяется коэффициентом полезного действия и холодильным коэффициентом ее сов-меш,енных циклов. [c.478]

В обычных условиях работы абсорбционной машины цикл с превышением температуры удается осуществить сравнительно редко. За счет обратной подачи в абсорбере возможен сравнительно небольшой подогрев раствора. Вследствие этого коэффициент полезного действия совмещенного цикла теплового двигателя абсорбционной машины, как правило, очень низок. Если в цикле, изображенном на рис. 254,а, повысить давление р или понизить давление р , то возможность осуществления регенеративного цикла с превышением температур уменьшится, и коэффициент полезного действия цикла начнет падать. Давления р и Рд зависят от температур конденсации и кипения в испарителе в холодильном цикле. [c.478]

Сравнение систем циклов водоаммиачного раствора и водяного парового двигателя с холодильной машиной. На рис. 255,6 изображены циклы Карно двигателя с водяным паром и холодильной машины, работающей на однокомпонентном теле (аммиак, фреоны и т. д.). При непосредственном сжигании топлива для получения работы необходимо высокое давление внутри котла, а также значительный перегрев пара, благодаря чему термический коэффициент полезного действия такого двигателя значительно выше, чем у двигателя, рабочим телом которого является раствор. [c.480]

В ряде случаев при изучении обратного кругового процесса холодильный коэффициент оказывается важным критерием. Однако полная эффективность процесса получения холода зависит не только от холодильной машины, но и от связанного с ней двигателя. Выражения (60) вскрывают эту важнейшую особенность процесса получения искусственного холода. В очень совершенной холодильной машине и при не совершенном двигателе общая эффективность производства холода будет невелика, так как эта величина определяется произведением коэффициента полезного действия двигателя на холодильный коэффициент. [c.65]

Срасширением использования искусственного холода изменяются и типы холодильных и компрессорных машин, увеличивается степень их автоматизации. В установках кондиционирования воздуха все больше применяют фреоновые турбокомпрессоры для охлаждения промежуточных холодильных систем. Турбокомпрессоры имеют значительную производительность и высокие коэффициенты полезного действия. В настоящее время на ряде предприятий уже внедрены производительные винтовые компрессоры. [c.3]

Коэффициент полезного действия расширителя уменьшается при понижении температуры, однако относительная экономичность воздушной холодильной машины возрастает. При понижении,>температуры после расширителя холодильный коэффициент действительного цикла вначале возрастает, а затем вновь начинает падать, вследствие уменьшения отношения а работы расширителя к работе цикла, что в свою очередь влечет за собой [c.108]

Для получения значительного сжатия газа необходимы большие радиальные размеры диффузора, так как уменьшение скорости определяется лишь увеличением радиуса при примерно постоянном значении угла а. Газ при перемещении на большие радиусы при малом угле а проходит большой путь по спирали, в результате чего возникают значительные потери. Коэффициент полезного действия безлопаточного диффузора мало меняется при изменении режима работы компрессора последнее обстоятельство очень существенно для компрессоров холодильных машин, работающих при переменных режимах. [c.382]

Одна из важнейших областей приложения второго закона термодинамики— анализ действия устройств, предназначенных для преобразования и передачи энергии тепловых машин, холодильных установок, нагревателей, теплообменников и т. п. Основной технической характеристикой таких устройств является коэффициент полезного действия ц, определяемый как отношение значения полученной (переданной) энергии Е оя к значению использованной (затраченной) энергии Езагр [c.71]

Главной задачей термодинамики XIX в. было создание точной и полной теории действия тепловых машин, такой теории, которая могла бы служить основой для проектирования паровых поршневых машин, двигателей внутреннего сгорания, паровых турбин, холодильных машин и т. д. и которая указывала бы научно обоснованные пути усовершенствования этих машин. В связи с этим детальное развитие в XIX в. получила термодинамика газов и паров. Основным методом термодинамики XIX в. был метод круговых про-дессов. Главным содержанием термодинамики XIX в. было 1) исследование различных циклов с точки зрения их коэффициента полезного действия 2) изучение свойств газов и паров 3) разработка и создание термодинамических диаграмм, столь важных для практических расчетов в области теплотехники. С этим направлением исследований связаны имена самих основателей термодинамики Сади Карно, Клапейрона, Роберта Майера, Томсона, Клаузиуса и затем Ренкина, Гирна, Цейнера, Линде и в XX в.—Молье, Шюле, Календера. [c.7]

Работа А, затраченная на сжатие газа, значительно больше работы, получаемой при рас1 ирении этого газа в детандере. Отношение количества тепла й, отнятого от охлаждаемого тела, к затраченной при этом работе А, называется коэффициентом полезного действия цикла е = Для холодильной машины, работающей по циклу Карно, = [c.49]