![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Идеальные циклы теплотрансформаторов
Идеальным циклом теплотрансформатора является обратный цикл Карно, изображенный на рис. 10.1. Здесь 1-2-3-4 - идеальный цикл холодильной установки, вырабатывающей искусственный холод; Toc - температура окружающей среды; Tx - температура охлаждаемого тела; TT -температура нагреваемого тела Рабочее тело холодильных установок называется холодильным агентом. Впроцессах 1-2 и 3-4 хладоагент сжимается и расширяется по адиабате, в процессе 4-1 воспринимает тепло (qx) от охлаждаемого тела, в процессе 2-3 отдает тепло (q0) в окружающую среду. Теплота, отводимая от охлаждаемого тела и переданная хладоагенту Полная холодопроизводительность
где G, кг/с - расход хладоагента. Затрачиваемая работа (l) представляется в диаграмме площадью цикла
Затрачиваемая мощность N = l.G, кВт. Эффективность цикла холодильной установки характеризуется холодильным коэффициентом
Для обратного цикла Карно 1-2-3-4 можно записать:
Холодильный коэффициент изменяется в пределах от 0 до µ (0< e< µ) и зависит от температур Tx и Tоc. С уменьшением температуры вырабатываемого холода (Tx), с увеличением температуры окружающей среды (Tоc) холодильный коэффициент уменьшается. Идеальный цикл теплового насоса изображен на рис. 10.1 в виде прямоугольника с вершинами 1¢ -2¢ -3¢ -4¢. Тепловые насосы используются для отопления помещений, для нагрева различных веществ (например, воды) за счет тепла окружающей среды или других низкопотенциальных источников. Теплота, передаваемая от рабочего тела в окружающую среду или нагреваемому телу (qT, кДж/кг), называется удельной тепловой производительностью теплового насоса. Полная теплопроизводительность равна
Затрачиваемая работа представляется площадью цикла 1¢ -2¢ -3¢ -4¢ в T-s- диаграмме. Затрачиваемая мощность N = lG, кВт. Эффективность цикла теплового насоса характеризуется коэффициентом отопления, вычисляемого по формуле
Для обратного цикла Карно 1¢ -2¢ -3¢ -4¢:
Согласно (10.4) коэффициент отопления всегда больше 1 (m > 1), он зависит от температур вырабатываемого тепла (TT) и окружающей среды (Tоc). С увеличением (TT) либо падением температуры (Tоc) коэффициент отопления (m) уменьшается. Идеальный цикл комбинированной установки, предназначенной для выработки искусственного холода и тепла, изображен на рис. 10.1 в виде прямоугольника с вершинами 1¢ ¢ 2¢ ¢ 3¢ ¢ 4¢ ¢ . Эффективность цикла такой установки характеризуется коэффициентом трансформации
Для обратного цикла Карно:
Согласно (10.6), коэффициент трансформации KK > 1 зависит от температур Tx и TT и уменьшается с увеличением TТ или снижением Tх. Таким образом, коэффициенты e, m, K зависят от температур вырабатываемого холода или тепла, и не годятся для сравнения по эффективности теплотрансформаторов, работающих в разных температурных интервалах. От этого недостатка свободен эксергетический КПД
который не зависит от температур горячего и холодного источников, и является показателем термодинамического совершенства, т.к. характеризует степень необратимости реальных процессов, протекающих в теплотрансформаторах. В частности, для теплового насоса с электроприводом можно записать:
где m - отопительный коэффициент теплового насоса (учитывает все потери), mk - отопительный коэффициент цикла Карно для данного интервала температур (TT - Toc). Аналогичные формулы могут быть получены для холодильной установки и для комбинированной установки:
Эксергетический КПД изменяется в пределах от 0 до 1 (0< Для идеального теплотрансформатора с циклом Карно По виду рабочего цикла теплотрансформаторы делятся на 2 основные группы: газовые и паровые.
|