- •Измерение параметров работы кондиционера
- •Обратный цикл Карно с влажным паром.
- •Идеальный парокомпрессионный цикл.
- •Парокомпрессионный холодильный цикл. Приближение к реальным условиям
- •Парокомпрессионный холодильный цикл. Влияние необратимых процессов.
- •Описание экспериментальной установки
- •Краткие теоретические сведения.
Измерение параметров работы кондиционера
Цель работы: изучить принцип работы парокомпрессионного теплового насоса на примере кондиционера
Приборы и оборудование: кондиционер в прозрачном корпусе (компрессор, конденсатор, испаритель, дроссель, магистрали), система управления и сбора данных, анемометр, ПЭВМ.
Краткие теоретические сведения
Обратные циклы.
Обратными называются термодинамические циклы, в которых подвод теплоты к термодинамической системе происходит при более низкой температуре рабочего тела, чем отвод теплоты.
Наиболее часто обратные циклы рассматриваются применительно к холодильным машинам и тепловым насосам.
Назначением холодильного цикла является охлаждение тела, имеющего температуру ниже, чем температура окружающей среды.
Устройства, в которых обратный цикл используется для искусственного охлаждения, называют холодильными машинами.
Схемы и циклы тепловых насосов аналогичны схемам и циклам холодильных машин. Принципиальное отличие теплового насоса от холодильника состоит в той роли, которую он играет у потребителя. Холодильники и воздушные кондиционеры предназначены для охлаждения, тогда как тепловой насос – для нагрева, для подвода теплоты к нагреваемому объекту. Теплота забирается от источника с низкой температурой. Происходит как бы «перекачивание» теплоты из холодного источника в горячий. Отсюда и название «тепловой насос».
Термодинамика процесса определяется первым началом термодинамики:
, (1)
г
Рис. 1.
Рис. 1 иллюстрирует следующую ситуацию. Температура T возрастает от нижней части рисунка к верхней. Устройство M отбирает количество теплоты Q2 у тела с температурой T2. Для этого затрачивается работа L. Количество теплоты Q1 устройство M отдает телу с температурой T1.
Для характеристики эффективности цикла холодильной установки применяется так называемый холодильный коэффициент εхол, рассчитываемый следующим образом:
(2)
Отопительный коэффициент εотоп, определяемый как.
(3)
характеризует эффективность работы теплового насоса.
Второй закон термодинамики утверждает, теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более горячему. Для обратимых процессов второй закон может быть записан в форме:
(4)
С учетом (1) и (4)
(5)
Выражение (5) дает возможность рассчитать минимальную работу для совершения холодильного цикла. Минимальная работа будет затрачена только в том случае, когда цикл обратимый. В любом другом случае затраченная работа будет больше. Второе начало термодинамики не ограничивает максимальную величину этой работы. Она зависит от степени необратимости процессов и их эффективности.
Из (2), (3) и (5) холодильный и отопительный коэффициенты для тепловых машин, работающих по обратимым циклам, зависят только от температур Т1 и Т2 и находятся, как:
, (6)
. (7)
При увеличении разницы температур Т1 – Т2 холодильный и отопительный коэффициенты уменьшаются.
Свойства обратимых циклов не зависят от свойств веществ, которые используются в рабочих телах. Тем не менее, характеристики и эффективность реальных машин в большой степени определяется именно характеристиками используемых веществ.