МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах
РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ" ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів
Контакти
Тлумачний словник Авто Автоматизація Архітектура Астрономія Аудит Біологія Будівництво Бухгалтерія Винахідництво Виробництво Військова справа Генетика Географія Геологія Господарство Держава Дім Екологія Економетрика Економіка Електроніка Журналістика та ЗМІ Зв'язок Іноземні мови Інформатика Історія Комп'ютери Креслення Кулінарія Культура Лексикологія Література Логіка Маркетинг Математика Машинобудування Медицина Менеджмент Метали і Зварювання Механіка Мистецтво Музика Населення Освіта Охорона безпеки життя Охорона Праці Педагогіка Політика Право Програмування Промисловість Психологія Радіо Регилия Соціологія Спорт Стандартизація Технології Торгівля Туризм Фізика Фізіологія Філософія Фінанси Хімія Юриспунденкция |
|
|||||||
З рівняння (3.26) випливає, що
на Т–s – діаграмі робота циклу виражається площею 1234. Ефективність здійснення холодильного циклу оцінюється холодильним коефіцієнтом, який дорівнює відношенню теплоти, отриманої холодильним агентом від охолоджуваного тіла, до роботи циклу:
(3.27)
(3.28) Із виразу (3.28) випливає, що ефективність циклу Карно залежить від температур тіл, між якими здійснюється цикл. При температурі навколишнього середовища Тн .с витрата роботи на одиницю відведеної теплоти буде тим більша, чим нижча температура Тпрям. Отже, економічно недоцільно використовувати для охолодження джерело з більш низькою температурою, ніж це потрібно для вирішення конкретної задачі. Холодильний коефіцієнт може змінюватися у межах від 0 до ¥. Сукупність технічних пристроїв, необхідних для здійснення холодильного циклу, називається холодильною машиною. Зворотний цикл теплового насоса може бути представлений також циклом Карно 5-6-7-8 (рис. 3.8). Теплота qот, отримана одним кілограмом холодильного агента від навколишнього середовища, відповідає площі с85d, а теплота, віддана тілу з високою температурою qв, – площі с76d. Робота циклу l=qв-qот. відповідає площі 5678. Ефективність циклу теплового насоса виражається коефіцієнтом перетворення теплоти, рівним відношенню отриманої теплоти до витраченої роботи:
(3.29)
Коефіцієнт перетворення теплоти завжди більший за одиницю. Холодильне устаткування коштує значно дорожче теплового, тому за величиною сумарних витрат опалення за допомогою теплового насоса економічно виправдане тільки там, де цілий рік потрібно кондиціонувати повітря. У зворотному комбінованому циклі Карно 9-10-11-12 (рис. 3.8) теплота, відведена 1 кг холодильного агента від охолоджуваного тіла, відповідає площі е129f, теплота підведена до джерела високої температури, виражається площею е1110f. Робота циклу відповідає площі 9101112. Комбінований цикл складається з двох циклів: холодильного і теплового насосів. Але комбінований цикл можна здійснити однією машиною, що доцільніше, ніж двома – холодильною машиною і тепловим насосом. За таким циклом можуть працювати машини, що дозволяють осушувати (виморожувати) і підігрівати повітря, нагрівати і охолоджувати молоко, охолоджувати харчові продукти і нагрівати воду (повітря) для технологічних або побутових цілей. Холодильний цикл (рис. 3.8) здійснюється між тілом, що охолоджується, і навколишнім середовищем, температури яких постійні. Розглянемо випадок, коли температура тіла, що охолоджується змінна, а навколишнього середовища - постійна (рис. 3.9). Щоб цикл і у цьому випадку був зворотним, процеси теплообміну між тілом, що охолоджується, навколишнім середовищем і холодильним агентом повинні відбуватися за нескінченно малої різниці температур. Отже, прямі 1-4 і 3-2,щовідображають зміни стану відповідно охолоджуваного тіла і навколишнього середовища, практично збігаються з прямими зміни стану холодильного агента 4-1 і 2-3. Оскільки процеси стиснення 1-2 і розширення 3-4 холодильного агента відбуваються адіабатично, то холодильний цикл 1-2-3-4 є оборотним. Кількість теплоти , відведеної одним кілограмом холодильного агента від охолоджуваного тіла, в оборотному циклі еквівалентна площі а4lb. Кількість теплоти, переданої одним кілограмом холодильного агента навколишньому середовищу , вимірюється площею а32b. Робота циклу lобр еквівалентна площі 1234. Холодильний коефіцієнт циклу розраховують за формулою
(3.30)
Розглянемо показники циклу Карно, що здійснюється між тими самими тілами – охолоджуваним, температура якого змінюється, і навколишнім середовищем.
Теплообмін між холодильним агентом і навколишнім середовищем буде відбуватися при постійній температурі Тн.с., друга ізотерма повинна проходити через точку 4, щоб забезпечити відведення теплоти в процесі 4-1. Отже, початковий стан ізотерми Тпрям1 циклу Карно відомий, а кінцевий стан визначають, виходячи з умови рівності кількості теплоти, відведеної від охолоджуваного тіла, кількості теплоти, прийнятої одним кілограмом холодильного агента, тобто площі повинні бути рівні: а41b =а41’c. Отже, отриманий цикл Карно 4-1’-2’-3 складається з двох ізотермічних 4-1’ і 2’-3 і двох адіабатичних 1’-2’ і 3-4 процесів. Питома масова холодопродуктивність холодильного агента в циклах, що розглядалися, однакова: = . Теплота, що віддається холодильним агентом навколишньому середовищу в циклі Карно, більша, ніж у циклі із змінною температурою, тому що площа а32’с більша за площу а32b на площу b22’с. Останню можна подати у вигляді рівняння
(3.31)
Тоді можна записати (3.32)
Робота циклу Карно виражається таким рівнянням:
(3.33)
Із рівності (3.33) випливає, що при здійсненні циклу Карно витрачається більше роботи, ніж у попередньому циклі, тому що температура холодильного агента нижча, ніж охолоджуваного тіла. Додаткова робота, що витрачається в циклі Карно, порівняно із зворотним циклом, при однаковій питомій масовій холодопродуктивності холодильного агента буде
(3.34)
Зростання ентропії Ds1 викликане зовнішньою необоротністю, джерелом якої є теплообмін, що протікає при кінцевій різниці температур. Холодильний коефіцієнт циклу Карно
(3.35)
Отже, холодильний коефіцієнт циклу Карно, що відбувається при змінній температурі охолоджуваного тіла, менший за холодильний коефіцієнт відповідного оборотного циклу. Реальні цикли є необоротними внаслідок дійсних процесів, що відбуваються при їхньому здійсненні: теплообмін при кінцевій різниці температур, розширенні і стисненні за наявності тертя, дроселювання. Ступінь необоротності може бути різним. Тому термодинамічна досконалість циклу визначається шляхом зіставлення його з оборотним циклом, що має ту ж саму величину питомої масової холодопродуктивності, і оцінюється коефіцієнтом оборотності, рівним відношенню їх холодильних коефіцієнтів. Тоді коефіцієнт оборотності розглянутого циклу Карно буде
(3.36)
Припустимо, що теплообмін в ізотермічному процесі між холодоагентом і навколишнім середовищем відбувається також при кінцевій різниці температур. Тоді площа а3’2"с (рис. 3.9) відповідає кількості теплоти q, що передається від 1 кг холодильного агента навколишньому середовищу. Оскільки теплота повинна бути перенесена на більш високий рівень, слід затратити додаткову роботу
(3.37)
Збільшення ентропії Ds2 пов’язане також із необоротністю процесу теплообміну через кінцеву різницю температур. Величину Ds2 можна визначити, відкладаючи по ізотермі Tн.c від точки 3 відрізок такої величини, щоб площа а32"’b, була рівна площі а3’2"с. Отже, додаткова робота необоротного циклу 1’-2"-3’-4 порівняно з оборотним 1-2-3-4 складе
(3.38)
Тоді робота циклу Карно 1'-2"-3'-4
(3.39)
Холодильний коефіцієнт цього циклу Карно
(3.40)
Коефіцієнт оборотності циклу
(3.41)
Отже, ступінь оборотності цього циклу Карно менший за попередній цикл, що відповідає принципу Гюї - Стодоли: чим більша необоротність (збільшення ентропії) циклу, тим більше роботи треба витратити для одержання одного й того ж корисного ефекту. Таким чином, аналіз енергетичної ефективності холодильного циклу базується на оцінці витрат порівняно з оборотним (зразковим) циклом. У термодинаміці є декілька зразкових циклів – Карно, Лоренца, Стірленга та ін. Але, як зазначено вище, зразковий цикл не є універсальним, він повинен вибиратися з урахуванням конкретних умов взаємодії холодильного агента з тілами, між якими відбувається цикл. Зворотний цикл Карно лежить в основі принципу роботи холодильних машин, що використовуються у холодильній техніці. Залежно від використовуваного робочого тіла (холодоагента) холодильні машини поділяють на дві групи: парові й газові. У випарнику парової холодильної машини при відведенні тепла до робочого тіла від охолоджуваного об’єкта відбувається випаровування, а в конденсаторі при відведенні теплоти від робочого тіла у навколишнє середовище (до повітря чи води) - його конденсація. У парових холодильних машинах як робоче тіло використовуються аміак і хладони - фтористі й хлористі похідні граничних вуглеводнів. У газових холодильних машинах використовують повітря. Залежно від способу подачі робочого тіла в конденсатор розрізняють компресорні, абсорбційні і пароенжекторні парові холодильні машини. У парових і газових компресорних холодильних машинах робочий цикл здійснюється за рахунок механічної роботи компресора. Для холодильної обробки і низькотемпературного збереження харчових продуктів застосовують переважно парові компресорні одно- і двоступінчасті машини.
Читайте також:
|
||||||||
|