1. Обратные термодинамические циклы, их внутренняя и внешняя необратимости.

Есть 3 вида циклов: холодильный, теплового насоса, комбинированный. В этих циклах проходят процессы сжатия, расширения, подвода теплоты, отвода теплоты.

Холодильный цикл.

Холодильная машина, работающая по холодильному циклу, служит для снижения или поддержания низкой температуры каких-либо сред или объектов. В этом случае теплота от ИНТ передается к окружающей среде. Общий принцип передачи теплоты и цикл 1-2-3-4 такой холодильной машины показан на рисунке.

В процессе 1-2 холодильный агент сжимается и к нему подводится работа сжатия. В процессе 2-3 от холодильного агента теплота отводится и передается в окружающую среду. В процессе 3-4 холодильный агент расширяется в расширительном устройстве (детандере) с совершением полезной работы расширения. В процессе 4-1 к хладагенту подводится теплота от ИНТ (удельная холодопроизводительность цикла).

Цикл теплового насоса.

Холодильная машина, работающая по циклу теплового насоса, служит для нагрева каких-либо сред или тел, т.е. для теплоснабжения (динамическое отопления). При этом холодильный агент передает теплоту от окружающей среды к источнику высокой температуры.

Общий принцип передачи теплоты и цикл 5-6-7-8 такой холодильной машины показан на рисунке.

В процессе 5-6 холодильный агент сжимается и к нему подводится работа сжатия. В процессе 6-7 от холодильного агента теплота отводится и передается к ИВТ. Далее холодильный агент расширяется в расширительном устройстве (детандере) в процессе 7-8 с совершением полезной работы расширения. В процессе 8-5 к хладагенту подводится теплота от окружающей среды.

Комбинированный цикл.

Холодильная машина, работающая по комбинированному циклу, предназначена для одновременного охлаждения источника низкой температуры и нагрева источника высокой температуры. В этом случае хладагент передает теплоту от ИНТ сразу к ИВТ без теплообмена с окружающей средой. Общий принцип передачи теплоты и цикл 9-10-11-12 такой холодильной машины показан на рисунке.

В процессе 9-10 холодильный агент сжимается и к нему подводится работа сжатия. В процессе 10-11 от холодильного агента теплота отводится и передается к ИВТ. Далее холодильный агент расширяется в расширительном устройстве (детандере) в процессе 11-12 с совершением полезной работы расширения. В процессе 12-9 к хладагенту подводится теплота от ИНТ.

Все теоретические циклы холодильных машин обратимы и протекают без потерь. В реальных циклах имеют место необратимые потери, связанные с наличием разности температур в теплообменных аппаратах, с дросселированием, с гидравлическими сопротивлениями в трубопроводах и т.д. В цикле холодильной машины процессы могут быть обратимыми и необратимыми.

Процесс называется обратимым, если после его завершения, тела, принимавшие в нем участие, могут быть возвращены в первоначальное состояние без дополнительных изменений. Если по завершении процесса тела, принимающие в нем участие, невозможно вернуть в первоначальное состояние без дополнительных изменений, то такой процесс является необратимым.

Для установления источников необратимых потерь необратимости процессов разделяются на внутренние и внешние.

Внутренне обратимым процессом называется процесс, в котором отсутствуют потери внутри рабочего вещества, т.е. нет трения, диффузии, смешивания потоков, химической реакции и т.п.

Внешне обратимым процессом называется процесс, в котором отсутствуют потери между холодильным агентом и внешним источником. Если в процессе имеет место конечная разность температур между хладагентом и внешней средой, взаимный массообмен и другие внешние необратимые потери, то такой процесс является внешне необратимым.

На практике возможны различные комбинации внутренней и внешней необратимости процессов. 1. процессы внутренне и внешне обратимые;2. процессы внутренне обратимые, но внешне необратимые;3. процессы внутренне необратимые, но внешне обратимые;4. процессы как внутренне, так и внешне необратимые.

В действительных холодильных машинах все без исключения процессы относятся к четвертой группе, т.е. они как внутренне, так и внешне необратимы.

Основными необратимыми потерями циклов в реальных холодильных машинах являются потери:

1) от разности температур между холодильным агентом и источником низкой температуры;

2) от разности температур между холодильным агентом и окружающей средой;

3) при дросселировании.

.