Одноступенчатые машины с разделением влажного пара
Тот факт, что при использовании неазеотропных смесей (особенно с достаточно большим температурным глайдом) из испарителя выходит влажный пар, будет определять новые термодинамические циклы, которые в свою очередь сформируют новые схемные решения компрессорных холодильных машин (тепловых насосов). В циклах появляются дополнительные необратимости (деструкции эксергии), связанные с выходом из испарителя влажного пара с низкой степенью сухости и наличием процессов разделения и смешения компонентов смеси.
В соответствии со схемно-цикловыми решениями, рассмотренными в п.17.1.1-17.1.2, компрессор сжимает влажный пар. В реальных машинах этот недостаток может быть устранен путем разделения влажного пара на насыщенный пар и насыщенную жидкость в отделителе жидкости, установленном перед компрессором (рис. 17.8). В этом случае сухой насыщенный пар сжимается в компрессоре, а насыщенная жидкость - в насосе. При этом величина СОР в циклах с отделителем жидкости для холодильной машины (теплового насоса) определяется как
(17.24)
W
Цикла
СОРт (17.25)
W
Цикла
А работа цикла составит
™цикт = WKM + WH{i-X}), (17.26)
Где wkm и wh - соответственно работа компрессора и насоса, отнесенные к 1кг сжимаемого рабочего вещества; xj ~ степень сухости пара, поступающего в отделитель жидкости.
Термодинамический анализ показал, что работа, затраченная в цикле с отделителем жидкости меньше работы, затраченной в цикле
|
Рис. 17.8. Компрессорная холодильная машина (тепловой насос) на неазеотропной смеси с разделением влажного пара: а) схема; б) цикл в диаграмме T-s; в) цикл в диаграмме h-X. Схема машины усложнена присутствием форконденсатора (ФК), однако этот теплообменный аппарат не влияет на анализ процесса разделения влажного пара перед компрессором |
Со сжатием влажного пара (wKM = w4UKJia). Главную роль при этом играет степень сухости х и работа насоса wH, существенно меньшая работы компрессора.
Для термодинамического анализа схемно-цикловых решений с разделением влажного пара (без учета РТО) вновь рассмотрим «метод циклов» для неазеотропных смесей.
|
|
В качестве цикла-образца выбираем цикл Лоренца. Анализ циклов 1, 2 и 3 соответствует приведенному ранее. Подробное рассмотрение начнем с цикла 4, в котором появляется новое условие анализа - внутреннее разделение потоков. Влажный пар (точка 1) механически разделяется на насыщенный пар (точка 1') и насыщенную жидкость (точка / *). Поскольку весь анализ предусматривает, что концентрация рабочего вещества Xt (0<Xt<l), то X\<XU X) >Xh что и подразумевает введение в анализ дополнительных левой и правой пограничных кривых. Процесс l"-2s - сжатие пара в компрессоре, процесс 1 -2' - сжатие жидкости в насосе. Точка 2 - результат смешения. Мнимый процесс сжатия влажного пара 1-2 первоначально приравнивается к адиабатному. Цикл 5 описывает наличие внутренней необратимости в процессе смешения, ввиду чего появляется точка 2* при условии Т2*>Т2.
|
Рис. 17.9. Анализ парокомпрессорной холодильной машины (теплового насоса) на неазеотропной смеси с разделением влажного пара |
Цикл 6 описывает необратимость в процессе сжатия пара в компрессоре 7-2, ввиду чего точка 2* еще больше смещается вправо, т. е. процесс 7-2* в большей степени отходит от обратимого 7-2 (цикл 4). Одновременно с этим, цикл 6 подразумевает переход к изобарным процесса подвода-отвода тепла.
Таким образом рассмотрены все возможные варианты дополнительных необратимостей, которые могут иметь место в компрессорных холодильных машинах (тепловых насоса), использующих неазеотропные смеси рабочих веществ по сравнению с холодильными машинами (тепловыми насосами), использующими однокомпо - нентные рабочие вещества или азеотропные смеси.
