Наиболее выгодным циклом для получения энергии при переносе тепла с высшего на нисший температурный уровень является цикл Карно.
Этот цикл состоящий из 2 изотерм (процесс при Т = const), по которым тепло забирается и отводится и двух адиабат (процесс без подвода и отвода тепла), по которым тепло переводится с одного температурного уровня на другой.
Такой цикл, относящийся к тепловому двигателю называется прямым циклом Карно.
В отличии от него теоритический цикл холодильной машины (перенос тепла с нисшего температурного уровня на высший, с затратой работы) называется обратным циклом Карно.
Адиабатический процесс сжатия в цикле Карно осуществляется в компрессоре с затратой работы на расширение в расширительном цилиндре.
В теоритическом цикле Карно:
ТКОНДЕНСАЦИИ = ТОКРУЖ.СРЕДЫ
ТПОМЕЩЕНИЯ = ТИСПАРИТЕЛЯ
|
Т
q
ТК ∆К г
|
ТОКР
ТПОМ
ТО а
∆О
S1 S2 S
Количество тепла, подведенного испарителем к одному кг холодильного агента, циркулирующего в системе, выражается в S(T) площадью абS2S1 , соответственно:
|
|
(1-1)
Количество тепла отведенного от 1кг холодильного агента в конденсаторе площадью гвS1 - S2:
(1-2)
Разность между q и qo представляет собой работу, затраченную в холодильной машине на передачу тепла с одного уровня на другой.
Площадь абвг - работа.
(1-3)
А=1 / 427 ккал / кг · м = 1/ 102 кДж / кг · м
где: A - тепловой эквивалент механической энергии
- количество тепла, отданное в конденсаторе в окружающую среду равно сумме количества тепла поступившего в испаритель от охлаждаемого помещения, и теплового эквивалента работы компрессора.
Экономичность холодильной машины определяется величиной холодильного коэффициента Е, представляющей собой отношение холодильной производительности к затраченной работе:
, q o - холодопроизводительность
Для обратного цикла Карно холодильный коэффициент с учетом уравнений (1-1,1-3) равен:
(1-5)
Из (1-5) следует, что холодильный коэфициент увеличивается с повышением температуры кипения То холодильного агента и понижение температуры конденсации Тк .
Для повышения экономичности холодильной машины надо работать с возможно низкой температурой конденсации.
ТК > ТОКР. СРЕДЫ
Экономичность теплового насоса определяется коэфициентом преобразования μ, который представляет собой отношение количества тепла, получаемого в конденсаторе к затраченной работе.
(1-6),(1-7)
Величина μ в обратном цикле всегда будет больше 1.
Из уравнения (1-3) видно, что работа, затраченная на перенос тепла с низшего температурного уровня на высший равно произведению разности этих температур на приращение энтропии.
|
|
Всякая затрата энергии равна произведению разности потенциалов на приращение некоторой величины (энтропии)
Энтропия является таким же параметром состояния вещества, как и температура, давление, энтальпия и т.п.
Для определения изменения состояния тела имеет значения только разность энтропии в начальном и конечном состоянии тела, а не абсолютная величина.
Дифференциал энтропии равен отношению бесконечно малого количества сообщенного телу тепла к абсолютной температуре.
ЛЕКЦИЯ № 4
ПЛАН
1. Обратимые и необратимые процессы
2.Работа компрессора