12
Отношение теплоты, полученной холодильным агентом от охлаждаемого тела
q
0
, к
работе цикла
l называется
холодильным коэффициентом, который
характеризует
эффективность осуществления холодильного цикла:
ε = q
0
/ l. (6)
С учетом равенств (1) и (2) холодильный коэффициент можно выразить через
температуры:
ε = T
H
/ (T
oc
– T
H
). (7)
Из этого следует, что при температуре окружающей среды
Т
ос
затраты работы на
единицу отведенной
теплоты будут тем боль
ше, чем ниже температура
Т
н
.
Совокупность
технических устройств, обеспечивающих осуществление холодильного цикла, называется
холодильной машиной.
Обратимый цикл теплового насоса также может быть представлен циклом Карно 5—
6— 7— 8
(см. рис. 2).
В
этом случае теплота q
0
,
полученная 1 кг холодильного агента от окружающей
среды, соответствует площади
с— 8— 5— d, а теплота
q
b
,
отданная телу с высокой
температурой
Т
в
,
выражается площадью
с— 7—6—
d.
Работа цикла
l = q
b
– q
0
соответствует площади 5—
6— 7— 8.
Эффективность цикла теплового насоса определяется отношением полученной
теплоты к затраченной работе:
μ =
q
b
/ l
или через температуру:
μ =
Т
B
/
(Т
В
–
Т
o.c
). (8)
Это отношение называется
коэффициентом преобразования теплоты μ
.
Как следует из этого выражения, величина μ всегда больше единицы. Это
свидетельствует о том, что с энергетической точки зрения для отопления целесообразно
применять
цикл теплового насоса, а не электрический нагреватель. Но при этом надо
учитывать, что стоимость холодильного оборудования выше, чем теплового.
Работа комбинированного обратного цикла соответствует площади
9— 10— 11— 12,
а отведенная от охлаждаемого тела теплота — площади
е—12— 9—f. По такому циклу могут
работать машины, одновременно охлаждающие (например, пищевые продукты) и
нагревающие (воду или воздух) для технологических либо бытовых целей.
В случаях, когда температура охлаждаемого тела переменна, а окружающей среды
постоянна, надо иметь в виду, что холодильный коэффициент цикла Карно будет меньше,
чем холодильный коэффициент соответствующего обратного
цикла при неизменной
температуре охлаждаемого тела.
Реальные циклы необратимы вследствие необратимости действительных процессов,
происходящих при их осуществлении: теплообмена при конечной разности температур,
расширения и сжатия при наличии трения, дросселирования.
Термодинамическое совершенствование цикла определяется сопоставлением его с
обратимым
циклом,
имеющим
ту
же
величину
удельной
массовой
холодопроизводительности, и оценивается коэффициентом обратимости η, равным
отношению их холодильных коэффициентов:
η
= ε / ε
обр
= l
обр
/ l, (9)
13
где
ε, ε
обр
—
холодильный коэффициент соответственно реального
и обратимого циклов;
l
обр
,
l —
работа соответственно реального и обратимого циклов.
Холодильный коэффициент обратимого цикла Карно
ε
обр
больше холодильного
коэффициента любого из циклов, осуществляемых в тех же температурных пределах,
поэтому
ε < ε
обр
и η < 1. Чем больше необратимость (приращение энтропии) цикла, тем
большую работу надо затратить для получения одного и того же полезного эффекта.
Достарыңызбен бөлісу: