Лекция 18

Как уже упоминалось, в области двухфазного состояния вещества относительно просто осуществить как прямой, так и обратный циклы Карно, что объясняется тем, что в области влажного пара изотерма совпадает изобарой. Для осуществления обратного цикла Карно в холодильных машинах используются легкокипящие жидкости, давление насыщения которых в обычно применяемых интервалах температур не слишком мало и не слишком высоко. Таким условиям удовлетворяют двуокись углерода СО₂, аммиак NH₃ и синтезируемая в последнее время обширная группа фторхлорпроизводных углеводородов типа C_mH_nF_pCl_q под общим названием фреоны (хладоны). Фреоны являются наиболее распространённым хладагентом в бытовых холодильниках.

Цикл парокомпрессорной холодильной установки, работающей по обратному циклу Карно, представлен в диаграмме T – s на рис. 14.5а. Конструктивно этот цикл исполняется так же, как и цикл воздушной холодильной установки (см. рис. 14.3). Холодильный коэффициент этого цикла, естественно, совпадает с таковым для цикла Карно. Холодильный коэффициент этого цикла можно рассчитать также, используя лишь его определение, т.е.

Цикл парокомпрессорной холодильной установки кроме того, что он совпадает с обратным циклом Карно, обладает ещё одним преимуществом: сама установка при той же мощности имеет значительно меньшие размеры по сравнению с холодильной установкой ввиду малых удельных объёмов жидкостей и их паров. Однако такая установка обладает также и недостатками:

– компрессор работает в области влажного пара, что ухудшает условия его работы и сильно отклоняет процесс сжатия от обратимой адиабаты вследствие относительно высокой теплоотдачи от влажного пара к стенкам цилиндра;

– установка всё же несколько громоздка ввиду наличия детандера;

– обычно применяемые холодильные агенты не позволяют получать глубокий холод.

От первых двух недостатков избавляются следующим образом:

– установку рассчитывают так, чтобы из холодильной камеры хладагент выходил сухим насыщенным. В этом случае компрессор сжимает пар, который становится всё более перегретым. При этом вся установка называется установкой с сухим ходом компрессора (б) в отличие от рассмотренной выше установки с влажным ходом компрессора (а).

Расчёт установки, работающей по циклу с сухим ходом компрессора, естественно, ничем не отличается от расчёта цикла с сухим ходом компрессора за исключением того, что её холодильный коэффициент следует рассчитывать по формуле, а не по.