Холодильные циклы

Холодильные циклы. Охлаждения тел до температур ниже температуры окружающей среды осуществляется с помощью холодильных установок, работающих по обратному тепловому циклу. Обратным считается цикл, в котором работа сжатия превышает работу расширения и за счет подведенной работы тепло передается с нижнего энергетического уровня на более высокий.

Как и теплосиловая установка, холодильная установка включает в себя устройство для сжатия рабочего тела (компрессор или насос) и устройство, в котором происходит расширение рабочего тела.

Рабочие тела холодильных установок называются хладагентами. Эффективность цикла холодильной установки оценивается холодильным коэффициентом ɛ.

Воспользовавшись понятием о средних температурах подвода и отвода тепла в цикле, холодильный коэффициент можно представить в виде:

где Т₀ –температура кипения хладагента

Т_к — температура конденсации хладагента

Одной из основных характеристик тепловой установки является мощность установки. Холодильные установки характеризуются холодопроизводительностю — количеством тепла, отбираемого от охлаждаемого объекта в единицу времени.

Холодильные установки по состоянию хладагентов делятся на две основные группы:

• газовые (включая воздушные) холодильные установки
• паровые холодильные установки

Паровые холодильные установки подразделяются на парокомпрессионные, пароэжекторные и абсорбционные установки. Наиболее распространенные парокомпрессионные установки имеют две модификации систем охлаждения: систему непосредственного испарения и рассольную систему. Системы непосредственного испарения в свою очередь подразделяются на систему батарейного охлаждения, панельную систему и систему воздушного охлаждения.

В системах воздушного охлаждения холодильный агент кипит внутри труб (в трубных пучках) воздухоохладителей, через которые с наружной стороны труб прогоняется воздух, подаваемый затем потребителем, например в камеру замораживания или в кондиционируемое помещение. В рассольных системах хладагент кипит в испарителе, отнимая тепло у рассола, который насосом подается затем потребителям холода.

Системы непосредственного испарения менее металлоемки и менее энергоемки. У них отсутствуют рассольные баки, рассольные насосы, испарители, а температура кипения холодильного агента (и соответственно давление всасывания в компрессор) поддерживается на более высоком уровне, что приводит к уменьшению потребляемой энергии. Если в системах непосредственного испарения разность температур воздуха в камере и хладагента поддерживается на уровне Δt=5…10 град, то у рассольных систем из-за дополнительной разности температур между рассолом и агентом, температуру кипения необходимо понизить дополнительно на 5…10°С.