Промежуточные тепло — и хладоносителя
Промежуточные хл а доносители[23] применяются в холодильных машинах (тепловых насосах), где по технологическим требованиям запрещено или экономически нецелесообразно кипение рабочего вещества непосредственно в приборах охлаждения и/или конденсация в приборах отопления.
|
Б) Рис.6.26. Схемы передачи тепла при использовании промежуточных тепло - (а) и хладоносителей (б) в холодильных машинах |
|
|
|
Рис.6.27. Цикл холодильной машины: А) без промежуточного хладоносителя; Б) с промежуточным хланоносителем |
|
А) |
|
Б) |
Схемы передачи тепла в теплообменных аппаратах холодильной машины при использовании вторичных тепло - и хладоносителей показаны на рис.6.26. Аналогичная ситуация имеет место для тепловых насосов и теплоиспользующих машин.
Рассмотрим термодинамические основы использования промежуточных тепло - и хладоносителей - рис.6.27. С точки зрения термодинамики, применение промежуточного хладоносителя однозначно способствует понижению энергетической эффективности машины
То і
Тк — Т0 Ф СОРКарно 1 хол
Т - т
* ср * хол
Однако промежуточные тепло - и хладоносители применяются довольно часто, так как, например, в системах кондиционирования воздуха и в пищевой промышленности существует запрет на присутствие рабочего вещества холодильной машины (теплового насоса) в непосредственной близости от человека или продуктов питания, а для крупных хладокомбинатов зачастую экономически нецелесообразно использовать непосредственное кипение рабочего вещества в приборах охлаждения камер хранения продукции, поскольку значительно увеличивается масса дорогостоящего рабочего вещества, циркулирующего в холодильной машине (отметим, что при современных экологических требованиях от таких систем следует категорически отказываться).
Из чистых веществ наиболее распространенным тепло - и хладоносителем является вода, крайне редко воздух.
|
Таблица 6.11
|
Вода используется при производстве холода только при положительных температурах, для отрицательных температур применяют водные растворы солей {рассолы), кислот и спиртов, например, этиленгликоля (таблица 6.11). Известны специальные области применения холодильных машин, где в качестве тепло - и хладоносителей используют чистые спирты или рабочие вещества HFC - и HCFC-типа.
Требования, предъявляемые к промежуточным тепло - и хладоносителям:
• минимальная температура замерзания (для хладоносителей);
• минимальная вязкость, для уменьшения гидравлических потерь при движении по трубам;
• максимальная теплоемкость, для уменьшения количества циркулирующего промежуточного хладоносителя;
• минимальная коррозионная активность;
• максимальная химическая стойкость;
• нетоксичность, негорючесть, невзрывобезопасность;
• минимальная стоимость.
Рассмотрим особенности применения водных растворов солей. Все они относятся к классу азеотропных смесей. Состояние азеотропа называется эвтектическим раствором. Таким образом температура замерзания эвтектического раствора будет минимальной по сравнению с другими концентрациями этого же раствора. Этот факт используют при подборе водосоляного раствора - таблица 6.11. Концентрацию раствора подбирают таким образом, чтобы температура замерзания (эвтектическая температура) раствора была на 10-15° ниже температуры кипения рабочего вещества.
Замороженный эвтектический раствор представляет аккумулятор холода, который можно использовать автономно от холодильной машины (например, сумки-холодильники и т. д.). Такой аккумулятор холода называют зеротором.
