Термодинамический анализ машин, использующих неазеотропные смеси
Однокомпонентные рабочие вещества или азеотропные смеси в ряде случаев имеют большие необратимости (деструкции эксергии) в процессах фазовых переходов, что обусловлено изотермическим характером фазового перехода рабочего вещества и неизотермическим характером процессов подвода (отвода) тепла к промежуточным тепло - и хладоносителям. В этих случаях простота парокомп - рессорной машины на однокомпонентном рабочем веществе или азеотропной смеси не гарантирует надежности поддержания заданных температурных режимов работы в совокупности с высокими экономическими показателями. Скорее наоборот, усложнение схемно - цикловых решений машин способно повысить их термоэкономические показатели. В этом случае применение неазеотропных смесей в качестве рабочих веществ является одним из факторов усложнения термодинамических циклов, который способен привести к желаемым результатам.
На сегодня в холодильной (теплонасосной) технике имеется достаточно большой выбор неазеотропных смесей, способных обеспечить любые заданные температуры производства холода (тепла), однако эти смеси в большинстве случаев представляют рабочие вещества HFC - и HCFC-типа и постоянно находятся под угрозой запрета к использованию. Смеси натуральных рабочих веществ, например, R-290/R-600a, R-170/-R290 и NH3-H20 лишены этих недостатков, кроме ТОГО, безусловным ДОСТОИНСТВОМ смеси NH3-H2O является ее низкая стоимость.
Впервые практическая возможность создания компрессорных холодильных машин со смесью NH3-H2O в качестве рабочего вещества была описана в 1950-ые годы в работах Л. М.Розенфельда. Сравнительно недавно (с середины 1990-ых годов) эти машины стали объектом пристального изучения[49].
В основе разработок, проводимых в ОГАХ, лежит термодинамический и термоэкономический анализ, в то время как другие научные группы сосредоточились на экспериментальных исследованиях.
Нижеприведенный анализ будет справедлив для любых неазеотропных смесей рабочих веществ. Одновременно с этим, будут рассмотрены и некоторые особенности использования смеси NH3-H20. Напомним, что температурный глайд для этой смеси один из самых больших и может достигать порядка 30 градусов в зависимости от выбранной концентрации смеси и режима работы машины.
