разное

«Метод циклов» в анализе РТО

На рис.9.18 представлен «метод циклов» для анализа регене­ративной холодильной машины или теплового насоса (п.7.2.3). Пер­вый вариант развития «метода циклов» был выполнен Л. З.Мельцером ОТИПХП (ныне - ОГАХ) в 1962 году именно для анализа регенера­тивной холодильной машины.

Рис.9.18. «Метод циклов» в анализе регенеративной парокомпрессорной холодильной машины

Все этапы «метода циклов», подробно представленные в главе 5 (п.5.1), остаются справедливыми, однако присутствие РТО в схеме машины требует дополнительного рассмотрения необратимостей в этом элементе.

Цикл 1: Обратный обратимый обобщенный цикл Карно. В свя­зи с тем, что в холодильных машинах (тепловых насосах) практичес­кое применение нашли изобарные процессы подвода и отвода тепла при регенерации, то в качестве обобщенного цикла Карно будем рассматривать цикл Аккерета-Келлера (п.2.1.3). Цикл-образец постро­ен на температурах источников тепла Tcp~const и TXOJl~const, тогда:

• удельная холодопроизводительность цикла (при 4=5)

Яо = TmAs = пл.( а-4-6-с); (9.21)

• удельная работа, затрачиваемая для осуществления цикла (при 1=2 и 4=5),

«W 1={Тср-Тхш)Аз^пл.(1 = 2-3-4=5-6); (9.22)

• СОР обобщенного цикла Карно (цикла Аккерета-Келлера)

СО^обобщенный ~ ~ = > (9.23)

Карно W циклі 1 ср 1 хол

В диаграмме T-s процесс переохлаждения жидкости в РТО проходит по левой пограничной кривой, совпадающей с изобарой в области жидкости. Введем в рассмотрение некоторую произвольную линию f в области перегретого пара, которая будет параллельна изобаре рк на участке 3-4. В этом случае идеальный процесс регене­ративного теплообмена соответствует двум процессам: процессу 3-4* - переохлаждение жидкости и процессу 6-1* - перегрев пара. Таким образом тепловой баланс идеального РТО

Я 3-4* = яб-r (9-24)

Или в графическом виде

Пл.(k-4*-3-b) = пл.(с-6- l*-d ). (9.25)

Для действительного рабочего вещества процесс перегрева пара в РТО происходит по р0. В связи с несоблюдением условия эквидистантности изобары рк в области переохлажденной жидкости и ро в области перегретого пара пл. (6-1-1*) описывает необратимость в процессе 6-1 и эквивалента минимальному значению деструкции эксергии в РТО. В этом случае ур.(9.24) должно быть переписано с учетом неравенства удельных изобарных теплоемкостей в процессах переохлаждения жидкости и перегрева пара (п.7.2.3), т. е.

Із-4 = яб-1 (9-26)

Или в графическом виде

Пл.(а-4-3~Ъ)- пл.(с-6-l-d). (9.27)

На основании выполненного анализа можно сделать вывод о том, что для действительного рабочего вещества даже при условии Т1-Т3 имеет место неравенство Т4фТ6, т. е. существует необратимость в цикле, обусловленная необратимостью в РТО. Отметим, что другие процессы в цикле 4 приняты обратимыми.

Цикл 5: Регенеративный цикл Планка - эталонный цикл паро - компрессорной холодильной машины с РТО. На этом этапе анализа произведем замену изотермических процессов подвода-отвода тепла в основных теплообменных аппаратах на изобарные (Т0—>ро и Тк—>рк).

Цикл 6: Действительный цикл регенеративной холодильной машины. В понятие действительный цикл входит отличие действи­тельного процесса сжатия 1-2 от теоретического l-2s, а также при­сутствие разности температур на «горячем конце» РТО АТ=Тз~Т) .

Анализ Цикла 6 может быть усложнен введением гидрав­лических сопротивлений со стороны рабочего вещества как в про­цессы подвода-отвода тепла в основных теплообменных аппаратах (рис.5.9), так и в РТО, что, естественно, должно быть отражено в анализе «методом циклов».