Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Теоретические циклы холодильных машин изображают на термодинамических диаграммах, которые позволяют лучше понять принцип действия холодильных машин. Термодинамические диаграммы, кроме того, служат теоретической базой для расчета холодильных машин в целом и,их отдельных элементов. Наиболее распространены диаграммы энтальпия — давление (h, lgp-диаграмма) и энтропия — температура (s, T-диаграмма).
Первую применяют для тепловых расчетов, вторую — для анализа термодинамической эффективности циклов. При этом используют следующие простые измеряемые параметры:
- температуру t в °С или абсолютную температуру T в К;
- давление p в Па или производных единицах (1кПа=103Па, 1МПа= 106, Па= 10,2кгс/см2 = 10бар);
- удельный объем в м3/кг;
- плотность = 1/ в кг/м3, т. е. величину, обратную удельному объему.
Кроме простых измеряемых параметров, используют также сложные расчетные параметры:
- энтальпию h в кДж;
- энтропию S в кДж/К.
Энтальпия h — это полная энергия рабочего вещества (хладагента), зависящая от его термодинамического состояния. На диаграммах и в расчетах применяют обычно удельную энтальпию h в кДж/кг, т.е. отнесенную к единице массы хладагента. Удельную энтальпию можно выразить как
h = u + p ,
где u — внутренняя энергия холодильного агента, кДж/кг; p — абсолютное давление, Па; — удельный объем, м3/кг.
В этом выражении слагаемое pv представляет собой потенциальную энергию давления p. Она расходуется на совершение работы. Значения h, зависящие от принятого на конкретных диаграммах или в таблицах начала отсчета, в разных источниках (учебниках, справочниках) могут не совпадать при одних и тех же значениях t и p. Энтропия S — это также расчетный параметр, являющийся функцией термодинамического состояния хладагента, характеризующий направление протекания процесса теплообмена между хладагентом и внешней средой. На диаграммах и в расчетах пользуются удельной энтропией s в кДж/(кг К), т. е. отнесенной к единице массы хладагента. Интерес обычно представляет ее изменение
s = q / Tm,
где q — теплота, отнесенная к единице массы хладагента, кДж/кг; Tm — средняя абсолютная температура в течение процесса теплообмена, К.
На h, Igp и s, T-диаграммах (рисунок 5.1) из точки К, соответствующей критическому состоянию хладагента, расходятся две так называемые пограничные кривые, разделяющие поле диаграммы на три зоны: переохлажденной жидкости (ПЖ), парожидкостной смеси (Ж + П) и перегретого пара (ПП). Если на h, lgp-диаграмме провести линию постоянного давления (p = const) —изобару, а на s, T-диаграмме линию постоянной температуры (T = const) — изотерму, то они пересекут пограничные кривые в точках A и В. В точке A хладагент находится в состоянии насыщенной жидкости, а в точке В — насыщенного пара. Фазовый переход от жидкости к пару на диаграммах идет слева направо. При подводе теплоты (энтальпия и энтропия возрастают) переохлажденная жидкость, достигнув состояния насыщения в точке А, начинает кипеть. По мере дальнейшего подвода теплоты содержание жидкости в единице массы хладагента уменьшается, а содержание пара увеличивается и в точке В достигает 100 %. Образуется насыщенный пар. Паросодержание х хладагента на левой пограничной кривой равно 0, а на правой 1. Состояние при х = 1 называют также сухим насыщеным паром, чтобы подчеркнуть, что пар не содержит частиц жидкости в отличие от влажного пара, представляющего собой смесь пара и жидкости (П + Ж). Фазовый переход от пара к жидкости на диаграммах идет справа налево. При отводе теплоты происходит процесс конденсации хладагента. Он начинается в точке В и заканчивается в точке А.
На h,lg р-диаграмме разность значений энтальпий h в точках A и B будет равна величине r в кДж/кг, которую в зависимости от направления процесса (от А к В или от В к А) называют удельной (скрытой) теплотой парообразования или удельной теплотой конденсации. На s, Т-диаграмме величине r будет соответствовать площадь (заштрихованная) под процессом A – B,так как r = = Tm параметры, соответствующие состоянию хладагента на левой пограничной кривой (х = 0) обозначают с одним штрихом, а на правой (х = 1) — с двумя. Таким образом,
r = h - h .
В процессах кипения и конденсации давление и температура насыщения остаются неизменными, так как подводимая или отводимая теплота расходуется на изменение агрегатного состояния хладагента. При этом
а — h lqр-диаграмма; б — s T-диаграмма
Рисунок 3.3 - Изображение теплообменных процессов на термодинамических диаграммах.
температура насыщения зависит от давления. При его увеличении она повышается, а при уменьшении — понижается. Это необходимо твердо помнить для уяснения принципа действия холодильной машины. Если после подвода определенного количества теплоты и достижения хладагентом состояния насыщенного пара в точке В продолжать подводить теплоту при постоянном давлении (р = const) то этот процесс B – C будет сопровождаться повышением температуры Tc Tв. Насыщенный пар перейдет в точке С в состояние, называемое перегретым паром. Аналогично, если после окончания процесса конденсации В – А продолжать отводить теплоту, то дальнейший процесс А – D будет сопровождаться понижением температуры. Насыщенная жидкость перейдет в точке D в состояние, называемое переохлажденной жидкостью. На h, lg р-диаграмме (рисунке) изотермы (T = const) в зоне ПЖ идут почти вертикально вверх, параллельно изоэнтальпам — линиям постоянной удельной энтальпии (h = const), а в зоне ПП — резко вниз. На s, T-диаграмме (рисунке) изотермы горизонтальны. Изобары (р = const) в зоне ПЖ идут резко вниз и почти совпадают с пограничной кривой (х = 0), в зоне ПП — поднимаются круто вверх. Изоэнталпы (h = const) спускаются круто вниз. Линии постоянной удельной энтропии (s = const) нa s, T-диаграмме вертикальны, а на h lg р-диаграмме (рисунке)располагаются примерно под углом 450 к горизонтали. С небольшим подъемом от горизонтали идут на обеих диаграммах линии постоянного удельного объема ( = const). Большим давлениям p соответствует меньший удельный объем . Поскольку при работе парокомпрессионной холодильной машины в установившемся (стационарном) режиме давления кипения р0 и конденсации рк хладагента постоянны, количество подводимой или отводимой теплоты изображается на h, lg р-диаграмме в виде отрезка прямой линии и равно разности энтальпий в начале и конце процесса. В этом заключается достоинство h, lg р-диаграммы, которое обусловило ее широкое использование для расчета парокомпрессионных холодильных машин.
Дата публикования: 2014-11-26; Прочитано: 1295 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!