Холодильные процессы Искусственные холодные среды Для их

Холодильные процессы

Искусственные холодные среды Для их получения необходим перенос теплоты с низкого на более высокий температурный уровень, к-рым, как правило, является т-ра окружающей среды. Этот перенос осуществляется с использованием т. наз. обратимых круговых термодинамич. циклов, к-рые в пром-сти обычно реализуются в холодильных установках. В последних холодная среда создается с помощью рабочих тел, наз. холодильными агентами или просто хладагентами (вода, NH 3, пропан-пропиленовые смеси, хладоны, сжиженные газы - воздух, N 2, Не и др. ). В лаб. практике холодные среды получают, приготовляя т. наз. охлаждающие смеси- системы из двух или неск. твердых (либо твердых и жидких) в-в, при смешении к-рых вследствие поглощения теплоты при плавлении или растворениипроисходитпонижениет-ры. Наиб. употребительны смеси из льда и Na. Cl (достигаемая тра от -20 до - 21, 2 °С), льда и Са. С 12 х 6 Н 2 О (-40 °С), твердого СО 2 и этанола (-77 °С) и др. Для достижения криогенных т-р в лабораториях применяют сжиженные газы,

Термодинамические основы получения холода Поскольку при передаче теплоты от охлаждаемого тела энтропия хладагента повышается, в любой холодильной установке должен проходить иной (компенсирующий) процесс, при кром энтропия хладагента уменьшается. В общем случае энтропия м. б. представлена как ф-ция т-ры и к. -л. другого параметра тела (напр. , давление, фазовое состояние, степень намагниченности). Поэтому, если имеется изотермич. или близкий к нему процесс, в к-ром наблюдается значит. изменение энтропии при изменении иного параметра, то подобный процесс можно рассматривать как потенциальную основу для создания холодильных установок. К таким процессам относятся, напр. , изотермич. процессы сжатия либо адсорбции газов, намагничивания парамагнетиков и сверхпроводник ов. При этом низкая т-ра достигается соотв. в адиабатич. процессах расширения

Принцип работы холодильных установок Идеальный холодильный цикл.

Идеальные холодильные циклы и установки

Идеальный цикл охлаждения.

Идеальный цикл термостатирования в области влажного пара.

Идеальный цикл сжижения газов.

Идеальный цикл сжижения газов

Реальные холодильные циклы и установки Холодильные циклы и установки, применяемые на практике, значительно отличаются от идеальных. Это обусловлено прежде всего тепловыми и гидравлич. потерями, а также несовершенством происходящих в установках процессов (не-дорекуперация теплоты, утечка и перетечка хладагента и др. ); в ряде случаев - несовершенством собственно холодильных циклов. Достигаемые в установках т-ра, холодопроизводительность и затраты мех. работы существенно зависят от вида и свв хладагентов. Последние должны обладать способностью поглощать при испарении большое кол-во теплоты, иметь малые уд. объемы пара, невысокие критич. т-ры, вязкости и плотности, высокие коэф. теплоотдачи и теплопередачи, раств. в воде, быть безвредными, пожаробезопасными, доступными и недорогими. Полностью удовлетворить все эти требования не может ни один из применяемых в настоящее время хладагентов. Поэтому при их выборе учитывают назначение холодильных установок, условия их работы и конструктивные особенности.

Установки для получения умеренного холода наз. также холодильными машинами, подразделяются на воздушные и паровые, а последние - на компрессионные, абсорбционные, адсорбционные и пароэжекторные. Наиб. распространены парокомпрессионные, абсорбционные и пароэжекторные машины. Парокомпрессионные машины (рис. 6) вырабатывают холод, используя кипение жидкостей при низких т-рах с послед. сжатием образовавшихся паров и их конденсацией.

Схема парокомпрессионной машины и ее холодильный цикл.

Схема абсорбционной машины.

Схема пароэжекторной машины.

Установки для получения холода на криогенном уровне Эти установки, наз. также просто криогенными, по назначению бывают рефрижераторные (вырабатывают низкотемпературный холод), ожижительные, газоразделительные и комбинированные. По способу получения холода различают след. циклы КУ: с дросселированием (i = const), расширением в детандере (S = const), дросселированием и расширением в детандере, криогенных газовых машин, с выхлопом газа из постоянного объема и др. В циклах КУ особенно важен способ отвода теплоты от охлаждаемого тела, к-рое при охлаждении "приобретает" все т-ры от Т 0 до Тх. Идеальным для данного случая является процесс 4'-3' (рис. 2) или процесс 1'-4' (рис. 5), т. е. непрерывный отвод теплоты на каждом температурном уровне в интервале Т 0 - Тх.

Схема криогенной установки с однократным дросселированием.

Спасибо за внимание!