Искусственный холод Искусственный холод есть теплота

Искусственный холод

Искусственный холод — есть теплота, температурный уровень, которой ниже температурного уровня окружающей среды: 1) используя аккумулированный в ограниченном пространстве естественный холод; 2) используя выработанный в специальных устройствах — холодильных машинах — искусственный холод

Для получения искусственного холода согласно второму закону термодинамики необходимо затратить внешнюю энергию. Температура охлаждаемого изолированного тела при этом будет понижаться, т. е. отнятие теплоты (охлаждение) воспринимается как «передача телу холода» .

Температурным пределом искусственного охлаждения является температура, близкая к абсолютному нулю (— 273, 15°С). Диапазон температур, достигаемый в холодильных машинах, условно делится на две области: область холода умеренной температуры (область умеренного холода) — до — 160 С и область глубокого холода — от — 120 °С и ниже.

В цикле холодильной машины всегда имеются два внешних источника теплоты: источник теплоты низкой температуры (ИНТ) и окружающая среда или источник теплоты высокой температуры (ИВТ); ИНТ принято называть тело или среду, от которых отводится теплота. В машинах, работающих по теплонасосному или теплофикационному циклам, тело или среда, к которым подводится теплота, являются приемниками теплоты высокой температуры.

Рабочее вещество холодильной машины называют холодильным агентом (хладагентом). Физические, калорические и другие свойства рабочего вещества в реальных условиях влияют на технико-экономические показатели холодильной машины.

Передача холода обычно осуществляется посредством жидкого или газообразного теплоносителя или передачей охлажденной среды, например воздуха, непосредственно в охлаждаемые

Холодильные машины умеренного холода делятся на три основные группы: компрессорные, теплоиспользующие, термоэлектрические.

Компрессорные холодильные машины используют энергию в виде механической работы. Одним из элементов этих машин является компрессор, сжимающий и перемещающий пароили газообразное рабочее вещество. В зависимости от типа и мощности компрессора его привод осуществляется от двигателя: электрического, внутреннего сгорания, паровой или газовой турбины.

Теплоиспользующие холодильные машины — абсорбционные и пароэжекторные — в качестве источников энергии используют теплоту относительно низкого потенциала — горячую воду, отходящие газы, отработавший пар, имеющие температуру выше температуры окружающей среды. В термоэлектрических холодильных машинах используется непосредственно электрическая энергия.

Основной способ получения температур умеренного холода. Система осуществляющий замкнутый термодинамический цикл, называется холодильная машина. Холодильная машина (ХМ) – это машина, предназначенная для переноса теплоты от среды с низкой температурой, с целью ее охлаждения, к среде с более высокой температурой за счет подвода энергии от внешнего источника.

• Термодинамический цикл ХМ состоит из следующих последовательных процессов: 1. Испарение (кипение) или нагрев холодильного агента при низкой температуре и низком давлении. 2. Повышение давления (сжатие) парообразного или газообразного холодильного агента. 3. Конденсация или охлаждение холодильного агента при более высокой температуре, тем более высоком давлении. 4. Понижение давления (расширение) холодильного агента.

По области применения ХМ принято делить на: промышленные торговые бытовые В торговое оборудование включаются: холодильный транспорт и автономные кондиционеры.

Холодопроизводительность ХМ Обозначается Q 0, и измеряется в к. Вт. Промышленные ХМ выпускаются с холодопроизводительностью Q 0=100… 15000 к. Вт Торговые ХМ Q 0=1, 0… 500 к. Вт Бытовой холод Q 0=0, 1… 5, 0 к. Вт

Искусственное охлаждение – понижение температуры объекта ниже температуры окружающей среды. Искусственный холод – это теплота, температурный уровень которой ниже температуры окружающей среды. Естественный холод – использование температуры окружающей среды для охлаждения различных процессов, если температура достаточно низка. Сюда относится: 1. Использование холода атмосферного воздуха в зимнее время года 2. Использование холода водного льда, накопленного в зимнее время и др.

Общая классификация холодильных машин.

Тип Вид использованной энергии Фазовое состояние рабочего вещества 1 механическая жидкость – пар 2 тепловая жидкость – пар 3 тепловая жидкость – пар 4 механическая жидкость – газ 5 механическая Газ 6 Электрическая Твердое тело

ТЕХНИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА Базируется на двух основных законах (началах) термодинамики: I закон термодинамики - закон превращения и сохранения энергии; II закон термодинамики – устанавливает условия , необходимые для превращения тепловой энергии в механическую в системах, состоящих из большого количества частиц. Объектом исследования является термодинамическая система. Изолированная система - система не взаимодействующая с окружающей средой. Адиабатная (теплоизолированная) система –имеет адиабатную оболочку, которая исключает обмен теплотой с окружающей средой. Однородная система – система, имеющая во всех своих частях одинаковый состав и физические свойства. Гомогенная система – однородная система по составу и физическому строению (лед, вода, газы). Гетерогенная система – система, состоящая из нескольких гомогенных частей (фаз) с различными физическими свойствами, отделенных одна от другой видимыми поверхностями раздела (лед и вода, вода и пар).

Первый закон термодинамики I закон термодинамики - закон превращения и сохранения энергии; Q = ( U 2 – U 1 ) + L , где Q - количества теплоты подведенная (отведенная) к системе; L - работа, совершенная системой (над системой); (U 2 – U 1) - изменение внутренней энергии в данном процессе. Если: Q > 0 – теплота подводится к системе; Q < 0 – теплота отводится от системы; L > 0 –работа совершается системой; L < 0 – работа совершается над системой. Для единицы массы вещества уравнение первого закона термодинамики имеет вид: q = Q /m = (u 2 – u 1) + l.

Второй закон термодинамики 1 формулировка (Оствальда): "Вечный двигатель 2 -го рода невозможен". 2 -я формулировка (Клаузиуса): "Теплота не может самопроизвольно переходит от более холодного тела к более нагретому". 3 -я формулировка (Карно): "Там где есть разница температур, возможно совершение работы". Энтропия d. S = d. Q / T [Дж/К] или для удельной энтропии: ds = dq / T [Дж/(кг·К)] Так как энтропия не зависит от вида процесса и определяется начальными и конечными состояниями рабочего тела, то находят только ее изменение в данном процессе, которые можно найти по следующим уравнениям: Δs = cv·ln(T 2/T 1) + R·ln(υ 2/υ 1) ; Δs = cp·ln(T 2/T 1) - R·ln(P 2/P 1) ; Δs = cv·ln(Р 2/Р 1) + cр·ln(υ 2/υ 1). Если энтропия системы возрастает (Δs > 0), то системе подводится тепло. Если энтропия системы уменьшается (Δs < 0), то системе отводится тепло. Если энтропия системы не изменяется (Δs = 0, s = Const), то системе не подводится и не отводится тепло (адиабатный процесс).