Схема и цикл паровой компрессорной холодильной установки.

Для понижения температуры тел ниже температуры окружающей среды и непрерывного поддержания заданной низкой температуры при­меняются холодильные машины. Тепло, отводимое от охлаждае­мого тела, воспринимается рабочим телом, называемым обычно холо­дильным агентом, и передается последним окружающей среде.

Искусственный холод находит широкое применение в народном хозяйстве. Так, например, на строительстве каналов и метро, при гор­ных работах, в условиях водоносных пород применяется искусственное замораживание грунта с целью защиты проходки от прорыва воды; в химической и газовой промышленности искусственный холод применяется для сжижения технически важных газов.

Искусственный холод имеет огромное значение для пищевой промышленности, где охлаждение является средством сохранения пищевой ценности важнейших продуктов.

Установки для кондиционирования воздуха создают благоприятную температуру и влажность воздуха в производственных, общественных и бытовых помещениях.

Перенос тепла от охлаждаемого тела к более нагретому телу со­гласно второму началу термодинамики должен сопровождаться неко­торым компенсирующим процессом, которым чаще всего является пре­вращение работы в тепло, а в ряде случаев — переход тепла от допол­нительно введенного в цикл более нагретого тела к менее нагретым.

В большинстве случаев производство искусственного холода осно­вано на совершении рабочим телом или холодильным агентом обрат­ного кругового процесса (цикла), наиболее совершенным типом которо­го является обратимый обратный цикл Карно (рис.1).

В этом цикле при изотермическом расширении 4-1 рабочее тело получает от охлаждаемого тела (теплоотдатчика), имеющего низшую температуру t, тепло q_х.к., измеряемое площадью 1-a-b-4-1. Далее рабо­чее тело подвергается адиабатическому сжатию 1-2, в результате чего температура тела возрастает от t до t' - температуры теплоприемника, которым является окружающая среда.

В изотермическом процессе 2-3 рабочее тело, находясь в контакте с окружающей средой, отдает ей тепло q'_k, измеряемое площадью а-2-3-b-a. В процессе 3-4 рабочее тело адиабатически охлаждается от темпе­ратуры t' до t.

Схема паровой компрессионной машины приведена на (рис.2).

На этой схеме 1 — охлаждаемое помещение (испаритель); 2 — ком­прессор; 3 — конденсатор; 4 — расширительный цилиндр.

На (рис.3) представлен цикл паровой холодильной машины в ко­ординатах р-v и на (рис.4) — в координатах Т-S.

В процессе 4-1 испарения жидкого холодильного агента при темпе­ратуре Т₁ и давлении р₁ отнимается тепло от охлаждаемого помещения. Состояние влажного пара, засасываемого компрессором, характеризует­ся точкой 1. Компрессор сжимает пар адиабатически по линии 1-2. Состояние в точке 2 соответствует сухому насыщенному пару, однако в общем случае адиабата 1-2 может располагаться как левее, так и пра­вее и конечное состояние холодильного агента может соответствовать как влажному, так и перегретому пару.

Сжатый холодильный агент поступает в конденсатор, где осущест­вляется процесс отдачи тепла (линии 2-3) при постоянном давлении р₃ и соответствующей ему температуре Т₃.

Осуществление адиабатического расширения жидкости по линии 3-4 требует наличия расширительного цилиндра.

Холодильный коэффициент, характеризующий эффективность холодильной установки, рассмотренного теоретического цикла определяется по формуле:

.