Холодильная машина
Холодильная машина (ХМ) - это комплекс взаимосвязанных элементов, в которых рабочее вещество осуществляет обратный термодинамический цикл. Такой способ искусственного охлаждения получил название машинного охлаждения.
По температурному уровню производства полезного эффекта (следующий классификационный признак) холодильные машины бывают:
• умеренного холода при Тхол= 120 К < Тхол < Тср\
• глубокого холода при Тхол - 0 К < Тхол < Тхол - 120 К.
Полезный эффект любой холодильной машины - это произведенный холод Q0 (наприхмер, в испарителе парокомпрессорной холодильной машины - рис. 3.2), побочный эффект (неизбежный сброс) - произведенное тепло QK (например, в конденсаторе парокомпрессорной холодильной машины).
На основании Первого закона термодинамики для всех машин, работающих по обратным термодинамическим циклам (рис.3.2), уравнение теплового баланса записывается в виде
Qk=QO+W . (3.1)
Выходящее тепло = входящее тепло и работа
Эффективность любой холодильной машины характеризуется коэффициентом преобразования СОРш или холодильным коэффициентом*).
Максимальное значение СОРможет быть получено только при осуществлении цикла Карно, поэтому эта величина в дальнейшем будет использоваться как теоретический предел, к которому необходимо стремиться при создании новых схем и циклов холодильных машин
COPZ = Т™ • (3.2)
Ср хол
Для действительной холодильной машины величина СОРш рассчитывается следующим образом:
• по Первому закону термодинамики (на основании упр. (2.23)):
СОРшА - (3.3)
W
В общем случае 0<С0РХм<оа\
'W |
• по Второму закону термодинамики (на основании ур. (2.60))
(3.4)
В общем случае 0<єХм<1•
С точки зрения термоэкономики стоимость продукта холодильной машины - это стоимость произведенного холода, стоимость топлива - это стоимость компенсирующего процесса. В этом случае ур.(2.71) должно быть переписано следующим образом
Входящая стоимость = выходящая стоимость |
(3.5)
Поскольку QK является неизбежным тепловым эффектом, производимым холодильной машиной при температуре окружающей среды (рис.3.2), то эксергия этого тепла в соответствии с ур. (2.61)„ равна нулю, следовательно, CQk = 0.
Из приведенных выражений видно, что уравнение теплого баланса (ур.(З. І)) и уравнение стоимости (ур.(3.5)) по-разпок интерпретируют холодопроизводительность - как входящее тепле, но выходящую стоимость[4].