- •Глава 6 водяной пар и его свойства
- •§6.1. Основные понятия и определения
- •§ 6.2. Термодинамическая фазовая рТ – диаграмма. Уравнение клапейрона - клаузиуса
- •§ 6.6. Основные параметры воды и водяного пара
- •§ 6.7. Процессы изменения состояния водяного пара в pν -,ts - и is -диаграммах
- •§ 6.8. Влажный воздух. Абсолютная влажность, влагосодержание и относительная влажность воздуха
- •§ 6.9. Теплоемкость и энтальпия влажного воздуха
- •Глава 7 термодинамика газового потока
- •§ 7.1. Уравнение энергии газового потока
- •§7.2. Располагаемая работа газового потока
- •§ 7.3. Основные закономерности соплового и диффузорного адиабатного течения газа
- •§ 7.4. Истечение идеального газа из суживающихся сопел
- •§ 7.5 Истечение идеального газа из комбинированного сопла лаваля
- •§ 7.6. Расчет истечения реальных газов и паров
- •7.7 Адиабатное дросселирование
- •§ 7.8. Дроссельный эффект (эффект джоуля-томсона)
- •§ 7.9. Газовые смеси
- •Глава 8 компрессорные машины
- •§ 8.1. Мощность привода и коэффициенты полезного действия компрессора
- •§ 8.2. Многоступенчатый компрессор
- •Глава 9 циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •§ 9.1. Краткие исторические сведения
- •§ 9.2. Классификация двс
- •§ 9.3. Циклы двс с подводом теплоты при постоянном объёме
- •§9.4. Циклы двс с подводом теплоты при постоянном давлении
- •§ 9.5. Циклы двс со смешанным подводом теплоты
- •Глава 10 циклы газотурбинных установок и реактивных двигателей
- •§ 10.1. Циклы гту с подводом теплоты при постоянном давлении
- •§10.2. Циклы гту с подводом теплоты при постоянном объеме
- •§ 10.3. Методы повышения термического кпд гту
- •§ 10.4. Циклы реактивных двигателей. Жидкостные реактивные двигатели
- •10.5. Воздушно-реактивные двигатели
- •§ 10.6. Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель
- •§ 10.7. Компрессорные воздушно-реактивные двигатели
- •§ 10.8. Термодинамические методы сравнения циклов тепловых двигателей
- •Глава 11 циклы паросиловых установок мгд-генератор
- •§ 11.1. Цикл карно во влажном паре и его недостатки
- •§ 11.2. Основной цикл псу-цикл ренкина
- •§ 11.3. Полезная работа цикла ренкина. Работа питательного насоса
- •§ 11.4. Термический кпд цикла ренкина
- •§ 11.5. Влияние параметров пара на термический кпд цикла ренкина
- •§ 11.6. Промежуточный перегрев пара
- •§ 11.7. Регенеративный цикл паросиловой установки
- •§ 11.8. Бинарные (двойные) циклы
- •§ 11.9. Циклы парогазовых установок
- •§ 11.10. Циклы атомных электростанций
- •§ 11.11. Циклы электрических станций с магнитогидродинамическими генераторами
- •Глава 12 циклы холодильных машин
- •§12.1. Цикл воздушной холодильной установки
- •§ 12.2. Цикл паровой компрессорной холодильной установки
- •§ 12.3. Цикл холодильной установки абсорбционного типа
- •§ 12.4. Цикл пароэжекторной холодильной установки
- •§ 12.5. Тепловой насос
- •§ 12.6. Вихревая труба
- •§ 12.7. Термотрансформаторы
- •Глава 13 элементы химической термодинамики
- •§ 13.1. Классификация химических реакций
- •§13.2. Первый закон термодинамики в применении к химическим реакциям
- •§ 13.3. Тепловой эффект реакции
- •§ 13.4. Теплоты химических реакций
- •§ 13.5. Закон гесса
- •§13.6..Закон кирхгофа
- •§ 13.7. Применение второго закона термодинамики к химическим процессам
- •§ 13.8. Изохорно-изотермический и изобарно-изотермический потенциалы
- •§13.9. Максимальная работа реакции
- •§ 13.10. Уравнения максимальной работы (уравнения гиббса-гельмгольца)
- •13.11. Химический потенциал
- •§ 13.12. Условия равновесия в изолированных однородных (гомогенных) системах
- •§ 13.13. Условия равновесия в изолированных неоднородных (гетерогенных) системах и химических реакциях
- •§13.14. Равновесие в химических реакциях
- •§ 13.15. Закон действующих масс. Константы равновесия химических реакций
- •§ 13.16. Термическая диссоциация. Степень диссоциации
- •§ 13.17. Зависимость между константой равновесия и степенью диссоциации
- •§ 13.18. Зависимость между константой равновесия и максимальной работой. Уравнение изотермы химической реакции
- •§ 13.19. Влияние температуры реакции на химическое равновесие. Принцип ле-шателье
- •§ 13.20, Тепловая теорема нернста. Третье начало термодинамики
- •§ 13.21. Третье начало термодинамики в формулировке планка (постулат планка)
§12.1. Цикл воздушной холодильной установки
Схема воздушной холодильной установки представлена на рис. 12.2.
Рис. 12.2
Принцип ее действия заключается в следующем. В компрессоре 1 воздух сжимается до давления р2 и нагнетается в теплообменник (охладитель) 2, где от него отводится часть теплоты в количестве q1, полученной в результате сжатия, Затем сжатый воздух поступает в расширительный цилиндр или детандер 3, где расширяется до начального давления. При расширении температура воздуха понижается до-(60-70) °С. Холодный воздух направляется в теплообменник (охлаждаемое помещение) 4, где к нему подводится теплота в количестве q2.
На рис. 12.3 и 12.4 представлены диаграммы идеального цикла воздушной холодильной установки в Ts- и pv - координатах. Рассмотрим процессы цикла.
Рис. 12.3
Рис 12.4
1-2 - адиабатное сжатие воздуха в компрессоре 1 от давления р1 до давления р2; 2-3 - изобарный процесс отвода теплоты q1 внешнему источнику, сопровождающийся понижением температуры рабочего тела от Т2 до T3 ; 3-4 -адиабатное расширение рабочего тела в детандере 3 с понижением температуры от Т3 до Т4; 4-1 - изобарный подвод теплоты к рабочему телу в теплообменнике 4 с возрастанием его температуры от T4 до Т1.
Работа, затраченная в цикле, будет
.
Отсюда
.
Для адиабатных процессов 1-2 и 3-4 можно записать
и
Так как то
Отсюда
Формула для холодильного коэффициента в окончательном виде будет
.
Таким образом, холодильный коэффициент зависит только от отношения давлений р2/р1.
Цикл, изображенный на рис. 12.3 и 12.4, называется циклом Лоренца. Сравним его холодильный коэффициент с коэффициентом эквивалентного обратного обратимого цикла Карно, определяемым по формуле (12.1). Эта формула применительно к циклу Карно 1-5-3-6, изображенному на рис. 12.1, примет вид
Так как Т3 < Т2, то εк > ε. Более низкий холодильный коэффициент цикла воздушной холодильной установки объясняется необратимостью теплообмена в изобарных процессах отвода (2-3) и подвода (4-1) теплоты к рабочему телу, т.к. эти процессы протекают при конечной разности температур.
§ 12.2. Цикл паровой компрессорной холодильной установки
В парокомпрессорных холодильных установках в качестве рабочего тела используются низкокипящие жидкости. Благодаря этому рабочий цикл можно расположить в двухфазной области состояния, в которой изобарные процессы подвода и отвода теплоты можно заменить на изотермические и тем самым уменьшить потери, связанные с необратимостью процессов.
Принципиальная схема установки представлена на рис. 12.5, а диаграмма цикла в Ts- координатах - на рис. 12.6.
Установка работает следующим образом. В компрессоре 1 происходит адиабатное сжатие пара (процесс 1-2). В конденсаторе 2 холодильный агент вначале охлаждается (процесс2-2') при постоянном давлении и затем конденсируется (процесс2'-3) с отдачей в окружающую среду теплоты q1. В дроссельном вентиле 3 происходит процесс дросселирования (процесс 3-5) с превращением жидкости во влажный пар. В испарителе 4 влажный пар принимает теплоту q2, и содержащаяся в нем жидкость испаряется (процесс 5-1).
Рис. 12.5
Рис. 12.6
Процесс дросселирования в дроссельном вентиле является существенно необратимым процессом и на диаграмме он изображается условной кривой 3-5. Если вместо дроссельного вентиля применять детандер (расширительный цилиндр), то процесс протекал бы по линии 3-4. Таким образом, замена расширительного цилиндра дроссельным вентилем вызывает некоторую потерю холодопроизводительности, измеряемую площадью фигуры s4 45s5 и вызванную возрастанием энтропии рабочего тела. Следовательно, применение дроссельного вентиля приводит к уменьшению количества теплоты q2, получаемой от охлаждаемых тел. Положительными сторонами применения дроссельного вентиля является возможность легко регулировать давление пара, а также максимальная простота конструкции.
Холодильный коэффициент этой установки определяется по формуле:
,
где , - удельная работа, затраченная при адиабатном сжатии пара в компрессоре; - удельное количество теплоты, воспринимаемое паром в испарителе.
Отсюда
.
Величина холодильного коэффициента, определяемого по этой формуле, на 15 - 20 % ниже εк и значительно выше, чем у воздушных холодильных машин.