Теоретическая схема и цикл
Построение цикла каскадной машины осуществляется по следующему алгоритму:
• температура производства холода является определяющей для выбора температуры кипения рабочего вещества нижнего каскада
Rrt. грНК.
1хол 10 >
• температура окружающей среды (или производства тепла) является определяющей для выбора температуры конденсации
Рабочего вещества верхнего каскада Тср(гор) —> Т*к ;
• промежуточная температура в конденсаторе-испарителе определяется как
Tnp=jTK T0 , (15.1)
Где значения температур участвуют в уравнении в абсолютных значениях;
• температура кипения рабочего вещества верхнего каскада Т0ВК = Тпр - AT;
• температура конденсации рабочего вещества нижнего каскада Т"К =Тпр+AT.
По полученным значениям температур кипения и конденсации для каждого каскада выбирают рабочие вещества каскадов согласно общим правилам.
Особенностью расчета каскадной холодильной машины (теплового насоса) является строгое соблюдение теплового баланса конденсатора-испарителя, которое иногда носит название основного уравнения каскадной машины
QkK=QOK - (15.2)
Массовый расход рабочего вещества определяется как:
• для нижнего каскада
• для верхнего каскада
О вк
М[45]К --------------- (154)
Hn-h14
Для расчета каскадного теплового насоса известной величиной считают Qk* , поэтому, первоначально определяют массовый расход рабочего вещества верхнего каскада, и, в соответствии с ур.(16.2), переходят к расчету массового расхода рабочего вещества нижнего каскада.
Тепловой расчет каскадной холодильной машины выполняется раздельно по каскадам в соответствии с методикой, приведенной в главе 10.
Эффективность каскадной машины*:
• действительное значение СОР •• холодильной машины
О нк
СОРш =_______ —______ • Л S
Действ НК, АГ ВК '
Ne +Ne •• теплового насоса
Ти Q ВК
СОРдейств = нк ВК ; (15.6)
Ne + Ne
• СОР соответственного цикла Карно •• холодильной машины
C0PZ»o = ВК Т НК ' (15.7)
7 а: ло
•• теплового насоса Т ^
СОРКарно = - ІГвкЧГтГ ;
• степень термодинамического совершенства
СОР
Vcmc = ' (15.9)
СОР
Карно
Для низкотемпературных каскадных холодильных машин величина СОРдейСтв зачастую принимает значения СОРдейств< 1, в то время как г\стс-0,5 ...0,7. Это свидетельствует о том, что для получения единицы холода при столько низких температурах необходимо затратить работы больше, чем произведенный холод (по Первому закону термодинамики). С точки зрения термодинамики, применение таких машин нецелесообразно. Вспомним, что холодильные машины не имеют альтернативы, поэтому для получения достаточно низких температур приходится нести большие капитальные и эксплуатационные затраты.