11. Цикл паровой компрессорной холодильной установки.

Известно, что для повышения эффективности реальной холодильной ма­шины необходимо ее цикл максимально приблизить к холодильному циклу Карно. Для этого требуется, чтобы процессы подвода тепловой энергии Q2 К рабочему телу от холодильной камеры (низкотемпературного источника) и отвода тепловой энергии Qi от рабочего тела в окружающую среду (высо­котемпературный источник) происходили изотермически. Действительно, такой циклический процесс можно осуществить, если в качестве рабочего тела (хладагента) использовать вещество, способное при определенных условиях, близких к естественным, существовать в двухфазном состоянии (жидкость — пар). Некоторые вещества (аммиак, фреон, сернистый ангидрид и другие) при давлениях, близких к атмосферному давлению, легко кипят. При кипении жидкости образуется влажный пар. Процесс парообразования является одновременно изобарным (р = idem) и изотермическим (Т = idem), Что соответствует процессам фазовых превращений (подводимая в форме теплоты энергия затрачивается не на повышение температуры, а только на преодоление сил притяжения между молекулами и на работу расширения пара). Пока жидкость не будет полностью превращена в пар, ее темпера­тура во время кипения изменяться не будет (она остается всегда равной температуре кипения). Когда последняя капля жидкости испарится, то при дальнейшем подводе энергии в форме теплоты температура пара будет возрастать (пар будет становиться перегретым). В качестве рабочего тела (хладагента) во многих бытовых холодиль­никах (например, «Саратов», «ЗИЛ») применяют легко испаряющуюся жидкость фреон-12 (соединения фтора, хлора и углерода). При нормаль­ном атмосферном давлении фреон-12 кипит при температуре £„ = — 30°С. Аммиак кипит при tH = —35°С, а хлористый метил —при tH = —23°С. Основное достоинство цикла паровой компрессорной холодильной уста­новки состоит в следующем. Теплообмен между теплоотдатчиком (холо­дильной камерой) и теплоприемником (окружающей средой) при осуществ­лении цикла будет происходить с рабочим телом, находящимся в двухфаз­ном состоянии, поэтому изобарное протекание этих процессов для рабочего тела совпадает с изотермическим процессом. В этом случае холодильный цикл будет в большей степени приближен к обратному циклу Карно.

12. Циклы парогазовых установок.

Парогазовый цикл - это бинарный цикл, в котором в области высоких температур используются газы - продукты горения жидких и газообразных топлив, а в области низких температур - водяной пар. В настоящее время как в СССР, так и за рубежом разработано большое количество парогазовых циклов, отличающихся как в пароводяной, так и в газовой частях. Оптимальный парогазовый цикл выбирают из большого числа возможных решений. Этот выбор обычно осуществляется в три основных этапа: анализ запросов заказчика энергоустановки, сбор информации об условиях работы оборудования, выбор цикла ПГУ. Преимущество парогазового цикла заключается еще в том, что регенеративный подогрев питательной воды, осуществляемый в автономном паровом цикле отборным паром из турбины, может быть выполнен в парогазовом цикле газами, отходящими из газовой турбины, чем необратимый процесс отдачи тепла газами холодному источнику в автономном газовом цикле превращается в парогазовом цикле в обратимый процесс, а освобождающийся отборный пар, участвуя в обратимом адиабатном процессе, используется для совершения полезной работы. Особенностью парогазового цикла является необратимый характер процессов 4 1 и 3 3 из-за теплообмена при конечной разности температур между водяными парами и газообразными продуктами сгорания и их смешения. Вода поступает в регенеративный теплообменник после сжатия в насосе. Если давление, до которого сжимается вода, превышает давление в камере сгорания, то при впрыске воды в парогазогенератор происходит сброс давления воды от р3 до р, равного давлению в камере сгорания. Для турбин парогазовых циклов параметры устанавливают в технических условиях. Необходимой частью рационального парогазового цикла является бинарный газопаровой цикл, во второй ступени которого тепло используется в оптимальном круговом процессе, являющемся частью парового цикла. ТЭЦ с парогазовым циклом также относятся к системам с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергии. В отличие от обычных ТЭЦ, где преобразование тепла в механическую энергию совершается с помощью водяного пара, на ТЭЦ с парогазовым циклом работа совершается параллельно паром и газом - продуктами сгорания топлива. Для ознакомления с парогазовой ТЭЦ рассмотрим принципиальную схему ее. Весьма полной по парогазовым циклам и расчету тепловых схем парогазовых установок является книга Парогазовые установки электростанций А. И. Андрющенко и В. Н. Лапшова ( 1965), составленная как систематическое учебное руководство для студентов энергетических специальностей. В качестве источника энергии при производстве водорода и аммиака наряду с рекуперированным теплом водяного пара, дымовых и технологических газов используют парогазовый цикл. Внедрение парогазового цикла приводит к изменению аппаратурного оформления процесса конверсии углеродов. Для этого шахтный реактор заменяют совмещенным аппаратом с топкой под давлением.