Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Холодильный коэффициент и холодопроизводительность парокомпрессионной холодильной машины.

Для характеристики теоретического цикла, при помощи которого осуществляется перенос теплоты от менее нагретого тела к более нагретому, вводят так называемый холодильный коэффициент цикла.

Холодильный коэффициент теоретического цикла паровой компрессионной машины, совпадает с таковым для цикла Карно:

Теоретический цикл реальной холодильной паровой компрессионной машины несколько отличается от обратного цикла Карно, что объясняется сложностью конструктивного выполнения и эксплуатации отдельных элементов машины, работающей по циклу Карно.

Количество теплоты q, отводимой в холодильной установке от охлаждаемого тела в единицу времени (чаще всего в час), называется холодопроизводительностью холодильной установки.

Удельной холодопроизводительностью холодильного агента называется теплота, отводимая от 1 кг охлаждаемого тела

q=q'' - l'

Рис.1. Действительный цикл паровой компрессион­ной холодильной машины

Холодопроизводительность q паровой компрессионной холодильной машины с дроссельным вентилем изображается площадью 15bd1, а затрачи­ваемая работа, равная работе компрессора, площадью 122'361. Площадь 45Ьс4 изображает потерю холодопроизводительности, а также потерю ра­боты.

Теоретический холодильный коэффициент паровой компрессионной ма­шины с расширительным цилиндром

где - работа привода в компрессоре,

– работа получаемая в расширительном цилиндре.

60. Принцип действия и схема абсорбционной холодильной машины?

Абсорбционные холодильные машины. В воздушных, парокомпрессионных и пароэжекторных холодильных машинах сжатия холодильного агента, необходимое для переноса теплоты на более высокий температурный уровень, осуществляется механическим компрессированием.

В абсорбционной холодильной машине повышение давления рабочего тела достигается так называемой термохимической компрессией, для чего требуется затрата теплоты при температуре более высокой, чем температура окружающей среды.

Рабочим веществом в абсорбционной машине служит раствор двух пол­ностью растворимых один в другом веществ с резко различными температу­рами кипения. При этом легкокипящее вещество является холодильным аген­том, а вещество с более высокой температурой кипения— абсорбентом. Как известно, температура кипения бинарного раствора при заданном дав­лении зависит от концентрации раствора.

Основные элементы абсорбционной ма­шины (парогенератор с конденсатором. и абсорбером) предназначены для непрерыв­ного воспроизводства жидкости высокой кон­центрации, поступающей затем в испаритель на парообразование, и жидкости низкой кон­центрации, служащей для абсорбции (по­глощения) концентрированного пара.

Пар высокой концентрации образуется вследствие кипения жидкости малой концентрации в парогенераторе 1 при давлении р₂ более высоком, чем давление в испарителе и абсорбере. Для испарения жидкости к генератору подво­дится теплота q_ген при температуре t_гeн, которая должна быть не ниже температуры кипения при данном давлении и данной концентрации и во всяком случае больше температуры t' окружающей среды.

Пар высокой концентрации поступает в конденсатор 2, где конденси­руется, отдавая теплоту q_кон охлаждающей воде, имеющей температуру t' окружающей среды. Образовавшаяся жидкость высокой концентрации дрос­селируется в регулирующем вентиле 3 от давления р₂ до давления р₁. При дросселировании температура жидкости понижается до температуры более низкой, чем температура в охлаждаемом помещении.

После этого жидкость поступает в находящийся в охлаждаемом поме­щении испаритель 4. Вследствие того что температура жидкости меньше тем­пературы охлаждаемого помещения, жидкость испаряется, поглощая теп­лоту q помещения. Образующийся при этом пар с температурой t₁ и давлением р₁ поступает из испарителя в абсорбер 5, где абсорбируется при температуре t'> t₁,отдавая теплоту абсорбции q₂ охлаждающей воде.

При кипении жидкости в генераторе концентрация холодильного агента в жидкости понижается, а в абсорбере вследствие поглощения концентри­рованного пара, наоборот, повышается. Чтобы поддержать неизменную концентрацию в обоих аппаратах, осуществляется циркуляция жидкости при помощи насоса 6 или естественным путем вследствие разности плотно­стей растворов разной концентрации.

При движении из генератора в абсорбер жидкость дросселируется регулирующим вентилем.

Число рабочих веществ, применяемых в абсорбционных машинах, достаточно велико, однако наиболее употребительным является водоаммиачный раствор, в котором вода служит абсорбентом, а аммиак – холодильный агентом.

Абсорбционные холодильной машины получили большое распространение вследствие простоты изготовления и невысокой стоимости.

61. Принцип действия теплового насоса. Отопительный коэффициент?

Тепловой насос. Машина, в которой осуществляется обратный цикл и которая поглощает теплоту из окружающей среды для того, чтобы передать ее телу с более высокой температурой, называется тепловым насосом.

Эффективность действия теплового насоса оценивается отношением называемым

коэффициентом преобразования теплового насоса.

Нетрудно показать, что коэффициент теплового насоса φ имеет тот же смысл, что и обычный коэффициент преобразования теплоты ψ. Различие между коэффициентами преобразования ψ и φ состоит в том, что ψ показывает, скольким единицам теплоты при заданной температуре Т₂ соответствует единица теплоты при некоторой температуре Т₁ тогда как φ определяет то максимальное количество теплоты в джоулях, которое можно получить при температуре Т₂, затратив l' дж работы.

Воспользовавшись ранее приведенным уравнением для q"₂, легко вы­разить коэффициент φ через температуры Т₂ и Т':

Из этого следует, что коэффициент φ имеет определенное значение только в том случае, если заданы температура Т₂ и температура T' окружающей среды.

Отопление при помощи теплового насоса. Непосредственное исполь­зование электроэнергии в нагревательных устройствах вследствие полной необратимости этого процесса с энергетической точки зрения крайне не­выгодно. Более целесообразно в этом случае для получения теплоты при некоторой температуре t₂ применить тепловой насос,который позволяет теоретически получить от каждого килоджоуля электроэнергии , кдж теплоты:

В реальных установках с тепловыми насосами коэффициент преобразо­вания всегда меньше теоретического, так как, с одной стороны, цикл теплового насоса может не совпадать с циклом Карно, а, с другой стороны, в цикле имеются потери от внутренней необратимости.

Чтобы приблизить теоретический к. п. д. цикла теплового насоса к к. п. д. цикла Карно, можно использовать в качестве рабочего тела влаж­ный пар какого-либо вещества. В этом случае цикл теплового насоса совпадает с обращенным циклом паросиловой установки, работающей с влажным паром. От цикла парокомпрессионной холодильной машины он отличается только диапазоном температур.

Наряду с использованием электроэнергии для привода компрессора при применении теплового насоса большой интерес представляет получение теплоты для нужд отопления по схеме с повышающим трансформатором, который, какизвестно из предыдущего, представляет собой с термодинамической точки зрения комбинацию прямого и обратного циклов.

В том случае, когда применяется обычный прямой цикл с тепловым дви­гателем, эффективный к. п. д. сильно зависит от разности температур источ­ников теплоты и при малой разности температур имеет весьма низкое зна­чение.

62. Состав топлива?

Топливом называется любое вещество, которое при сгорании (окислении) выделяется значительное количество теплоты на единицу массы или объёма и доступно для массового использования.

В качестве топливо применяют природные и производные органические соединения в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Любое органическое топливо состоит из углерода, водорода, кислорода, азота, летучей серы, а твердые и жидкие топлива — из золы (минеральные остатки) и влаги.

Топливо в том виде, в каком оно подается в топку котель­ного агрегата и сгорает, называется рабочим.

Элементарный состав рабочего топлива характеризуется со­держанием следующих элементов:

+ + + + + + + =100%.

Индекс «р» при элементах топлива указывает на то, что это уравнение относится к «рабочему топливу».

Важнейшими горючими элементами топлива являются угле­род С и водород Н. Так, при сгорании 1 кг углерода выделяется 33,7 МДж теплоты, а при сгорании 1 кг водорода— 120 МДж. Сера при сгорании также выделяет теплоту (9 МДж/кг), но это нежелательный горючий элемент котельного топлива. При горе­нии летучей серы образуется сернистый газ S0₂, который вызы­вает коррозию металла труб котельного агрегата и, попадая с уходящими газами в атмосферу, загрязняет окружающую среду.

В связанном состоянии почти в любом топливе находятся не­горючие элементы — кислород О и азот N, образующие внутрен­ний балласт. Наличие этих элементов уменьшает тепловыделе­ние на единицу массы топлива.

Зола А и влага W — нежелательные примеси, составляющие внешний балласт топлива. Содержание золы и влаги в топливе определяется главным образом внешними факторами — спосо­бом добычи, хранением, доставкой и т. д.

Наличие золы и влаги уменьшает количество выделяемой теплоты при сгорании 1 кг топлива. Кроме того, часть теплоты бесполезно теряется, так как расходуется на нагревание золы и шлака, которые в нагретом состоянии удаляются из котельного агрегата; теплота также расходуется на испарение влаги, содержащейся в топливе. Зола ускоряет износ оборудования, загрязняет поверхности нагрева и газоходы, уменьшает коэффициент теплоотдачи, требует установки специальных устройств золоудаления и золоулавливание. Влага ухудшает процесс воспламенения топлива; за счет водяных паров возрастает количество уходящих газов, вследствие чего увеличивается расход электроэнергии на работу дымососов.

Топливо, освобожденное от влаги, называется сухой массой.

Элементарный состав топлив определяется специальными лабораторными методами.

63. Низшая и высшая теплота сгорания топлива?

Важная теплотехническая характеристика топлива – его удельная теплота сгорания.

Удельной теплотой сгорания топлива называется количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании единицы количества вещества топлива.

Различают удельную высшую и низшую теплоту сгорания. Удельная теплота сгорания рабочего топлива с учетом дополнительной теплоты, которая выделяется при конденсации водяных паров, находящихся а продуктах сгорания, называется высшей удельной теплотой сгорания рабочего топлива . Это дополнительное количество теплоты можно определить путем умножения массы водяных паров, образующихся от испарения влаги топлива /100 и от горения водорода 9 /100, на скрытую теплоту конденсации водяного пара, равную примерно 2500 кДж/кг.

Удельная низшая теплота сгорания топлива – то количество теплоты, которая выделяется в обычных практических условиях, т.е. когда водяные пары не конденсируются, а выбрасываются в атмосферу.

Таким образом связь между высшей и низшей удельной теплотой сгорания может быть выражена уравнением

- = =25(9 ).

64. Условное топливо?

Топливом называется любое вещество, которое при сгорании (окислении) выделяется значительное количество теплоты на единицу массы или объёма и доступно для массового использования.

В качестве топливо применяют природные и производные органические соединения в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Любое органическое топливо состоит из углерода, водорода, кислорода, азота, летучей серы, а твердые и жидкие топлива — из золы (минеральные остатки) и влаги.

Важная теплотехническая характеристика топлива – его удельная теплота сгорания.

Удельной теплотой сгорания топлива называется количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании единицы количества вещества топлива.

Чем меньше удельная теплота сгорания топлива, тем больше его расходуется в котельном агрегате. Для сравнения различных видов топлива по их тепловому эффекту введено понятие об условном топливе, удельная теплота сгорания которого принята =29,3 МДж/кг.

Отношение данного топлива к условного топлива называется эквивалентом Э. Тогда пересчет расхода натурального топлива в условное топливо осуществляется по формуле

= = Э.