6) Обратный круговой цикл и простейшая схема холодильной установки.

рис. 1

(1 – 4) – адиабатное расширение

(4 – 3) – изотермическое расширение с отбором теплоты q₂от холодного источника Т₂

(3 – 2) – адиабатное сжатие

(2 – 1) – изотермическое сжатие с отдачей теплоты q₁горячему источнику Т₁

Работа отрицательна (см. рис. 1), т.к. площадь под кривой 1-4-3 (А⁺) меньше, чем площадь под кривой 3-2-1 (А^–). Т. к. в круговом процессе∆U=0, то в соответствии сIначалом термодинамики затраченная работа равна:

Определение:Холодильный коэффициент– отношение отведенной от охлаждаемого тела теплотыq2 (произведенного холода) к затраченной работе (l_ц=q₁–q₂).

- для 1 кг холодильного агента

Для обратного цикла Карно ε имеет максимальное значение:

не зависит от выбора рабочего тела

Отношение  характеризует степень совершенства принимаемого цикла.

Определения:

1. Холодильный агент– рабочее тело холодильной машины.

2. Холодопроизводительность(Q_т) – это количество теплоты, которое отводится от охлаждаемого тела в единицу времениQ [Дж/сек].

Работа холодильной установки в единицу времени: , [кВт]

На рисунке ниже представлена простейшая схема холодильной установки:

Через испаритель, находящийся в холодильной камере, проходит поток воздуха, который необходимо охладить. Также в испаритель подаётся жидкий хладагент. Нагреваясь от воздуха, хладагент начинает кипеть, расширяясь и нагреваясь, и, тем самым отбирая часть энергии (тепла) у охлаждаемого воздуха. Далее нагретый, уже вскипевший газообразный хладагент попадает в Компрессор, где его сжимают в несколько раз, повышая его температуру до 60..120 градусов.  Теперь, когда температура хладагента достигла высоких значений его нужно направить в Конденсатор. Конденсатор обдувается атмосферным воздухом, благодаря чему хладагент охлаждается и вновь конденсируется в жидкость. Таким образом происходит перенос энергии (тепла) от воздуха в холодильной камере или витрине в атмосферу.

7) Рабочие тела холодильных машин и их классификация.

Под рабочим телом, или холодильным агентом, понимают физическое тело, с помощью которого совершается отдельный термодинамический процесс или цикл. От характеристики рабочего тела зависит конструкция холодильной машины и расход энергии, поэтому при выборе учитывают его термодинамические, теплофизические, физико-химические и физиологические свойства. В настоящее время наиболее распространенными рабочими телами являются фреон, аммиак, вода и воздух.

Фреоны представляют собой галогенные производные углеводородов. Фреоны малотоксичны, не взрывоопасны, слабо реагируют с конструктивными материалами.

Аммиак обладает хорошими термодинамическими свойствами. Однако аммиак токсичен, взрывоопасен и химически активен с цветными металлами. Но, несмотря на это, аммиак имеет широкое применение.

В качестве холодильных агентов в нефтехимической промышленности используют чистые углеводороды: пропан, этан, этилен и др.

Воду из-за высокой температуры замерзания используют лишь при температурах выше 0 °С. Согласно Международной организации по стандартизации обозначение состоит из наименования R (Refrigerant) и числа.

У метанового ряда сначала записывают цифру 1, у этанового 11, у пропанового 21 и затем цифру, выражающую число атомов фтора. При наличие незамещенных атомов водорода для метанового ряда к первой цифре, а для остальных ко второй добавляют число водородных атомов. К примеру, фреон 12 – R12 –  , фреон R22 –  . Смеси холодильных атомов обозначаются цифрами 500, 501 и т.д.

Холодильными агентами неорганического происхождения (аммиак, вода) присваивают число 700 и их молекулярная масса R717 и R718.