Одним из первых типов холодильных установок была создана воздушная холодильная установка. Хладагентом в воздушной холодильной установке используется наиболее доступное, дешевое и безвредное рабочее тело-воздух.
Хладагент (воздух) расширяется в детандере 1 от давления р1 до давления р2 совершая при этом работу. Процесс адиабатного расширения (1-2) идет со снижением температуры от Т1 до Т2. Полученный охлажденный воздух подается в помещение 2, где он отбирает тепло. Процесс нагрева воздуха за счет тепла помещения от Т2 до Т3 происходит при постоянном давлении р2=const. Из помещения воздух засасывается компрессором 3. Компрессор адиабатно сжимает воздух от давления р2 до давления р1. При сжатии температура воздуха повышается от Т3 до значения Т4, сжатый воздух подается в охладитель 4, где его температура понижается от значения Т4 до Т1. Процесс охлаждения воздуха в охладителе происходит при постоянном давлении р=const.
На рис. 10.2 Схема и цикл воздушной холодильной установки в P-V и T-S диаграммах
Работа, затрачиваемая в цикле воздушной холодильной установкой, изображается на диаграмме P-V площадью 1-2-3-4-1. Тепло отдаваемое в охладителе в T-S диаграмме изображается площадью 1-а-в-4-1, тепло отбираемое из помещения — площадью а-2-3-в-а.
Тепло, отбираемое воздухом из охлаждаемого помещения в изобарном процессе 2-3 равно:
q2=h3-h2=cp (T3-T2) (10.7)
Тепло, отдаваемое воздухом в охладителе в изобарном процессе 4-1:
q1=h4-h1=cp (T4-T1) (10.8)
Значение холодильного коэффициента цикла воздушной холодильной машины можно рассчитать из уравнения:
