Как найти теплоту холодильника

Тепловые машины

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: принципы действия тепловых машин, КПД тепловой машины, тепловые двигатели и охрана окружающей среды.

Коротко говоря, тепловые машины преобразуют теплоту в работу или, наоборот, работу в теплоту.
Тепловые машины бывают двух видов — в зависимости от направления протекающих в них процессов.

1. Тепловые двигатели преобразуют теплоту, поступающую от внешнего источника, в механическую работу.

2. Холодильные машины передают тепло от менее нагретого тела к более нагретому за счёт механической работы внешнего источника.

Рассмотрим эти виды тепловых машин более подробно.

к оглавлению ▴

Тепловые двигатели

Мы знаем, что совершение над телом работы есть один из способов изменения его внутренней энергии: совершённая работа как бы растворяется в теле, переходя в энергию беспорядочного движения и взаимодействия его частиц.

Рис. 1. Тепловой двигатель

Тепловой двигатель — это устройство, которое, наоборот, извлекает полезную работу из «хаотической» внутренней энергии тела. Изобретение теплового двигателя радикально изменило облик человеческой цивилизации.

Принципиальную схему теплового двигателя можно изобразить следующим образом (рис. 1). Давайте разбираться, что означают элементы данной схемы.

Рабочее тело двигателя — это газ. Он расширяется, двигает поршень и совершает тем самым полезную механическую работу.

Но чтобы заставить газ расширяться, преодолевая внешние силы, нужно нагреть его до температуры, которая существенно выше температуры окружающей среды. Для этого газ приводится в контакт с нагревателем — сгорающим топливом.

В процессе сгорания топлива выделяется значительная энергия, часть которой идёт на нагревание газа. Газ получает от нагревателя количество теплоты . Именно за счёт этого тепла двигатель совершает полезную работу .

Это всё понятно. Что такое холодильник и зачем он нужен?

При однократном расширении газа мы можем использовать поступающее тепло максимально эффективно и целиком превратить его в работу. Для этого надо расширять газ изотермически: первый закон термодинамики, как мы знаем, даёт нам в этом случае .

Но однократное расширение никому не нужно. Двигатель должен работать циклически, обеспечивая периодическую повторяемость движений поршня. Следовательно, по окончании расширения газ нужно сжимать, возвращая его в исходное состояние.

В процессе расширения газ совершает некоторую положительную работу . В процессе сжатия над газом совершается положительная работа (а сам газ совершает отрицательную работу ). В итоге полезная работа газа за цикл: .

Разумеется, должно быть , или (иначе никакого смысла в двигателе нет).

Сжимая газ, мы должны совершить меньшую работу, чем совершил газ при расширении.

Как этого достичь? Ответ: сжимать газ под меньшими давлениями, чем были в ходе расширения. Иными словами, на -диаграмме процесс сжатия должен идти ниже процесса расширения, т. е. цикл должен проходиться по часовой стрелке (рис. 2).

Рис. 2. Цикл теплового двигателя

Например, в цикле на рисунке работа газа при расширении равна площади криволинейной трапеции . Аналогично, работа газа при сжатии равна площади криволинейной трапеции со знаком минус. В результате работа газа за цикл оказывается положительной и равной площади цикла .

Хорошо, но как заставить газ возвращаться в исходное состояние по более низкой кривой, т. е. через состояния с меньшими давлениями? Вспомним, что при данном объёме давление газа тем меньше, чем ниже температура. Стало быть, при сжатии газ должен проходить состояния с меньшими температурами.

Вот именно для этого и нужен холодильник: чтобы охлаждать газ в процессе сжатия.

Холодильником может служить атмосфера (для двигателей внутреннего сгорания) или охлаждающая проточная вода (для паровых турбин). При охлаждении газ отдаёт холодильнику некоторое количество теплоты .

Суммарное количество теплоты, полученное газом за цикл, оказывается равным . Согласно первому закону термодинамики:

где — изменение внутренней энергии газа за цикл. Оно равно нулю: , так как газ вернулся в исходное состояние (а внутренняя энергия, как мы помним, является функцией состояния). В итоге работа газа за цикл получается равна:

(1)

Как видите, : не удаётся полностью превратить в работу поступающее от нагревателя тепло. Часть теплоты приходится отдавать холодильнику — для обеспечения цикличности процесса.

Показателем эффективности превращения энергии сгорающего топлива в механическую работу служит коэффициент полезного действия теплового двигателя.

КПД теплового двигателя — это отношение механической работы к количеству теплоты , поступившему от нагревателя:

С учётом соотношения (1) имеем также

(2)

КПД теплового двигателя, как видим, всегда меньше единицы. Например, КПД паровых турбин приблизительно , а КПД двигателей внутреннего сгорания около .

к оглавлению ▴

Холодильные машины

Житейский опыт и физические эксперименты говорят нам о том, что в процессе теплообмена теплота передаётся от более нагретого тела к менее нагретому, но не наоборот. Никогда не наблюдаются процессы, в которых за счёт теплообмена энергия самопроизвольно переходит от холодного тела к горячему, в результате чего холодное тело ещё больше остывало бы, а горячее тело — ещё больше нагревалось.

Рис. 3. Холодильная машина

Ключевое слово здесь — «самопроизвольно». Если использовать внешний источник энергии, то осуществить процесс передачи тепла от холодного тела к горячему оказывается вполне возможным. Это и делают холодильные
машины.

По сравнению с тепловым двигателем процессы в холодильной машине имеют противоположное направление (рис. 3).

Рабочее тело холодильной машины называют также хладагентом. Мы для простоты будем считать его газом, который поглощает теплоту при расширении и отдаёт при сжатии (в реальных холодильных установках хладагент — это летучий раствор с низкой температурой кипения, который забирает теплоту в процессе испарения и отдаёт при конденсации).

Холодильник в холодильной машине — это тело, от которого отводится теплота. Холодильник передаёт рабочему телу (газу) количество теплоты , в результате чего газ расширяется.

В ходе сжатия газ отдаёт теплоту более нагретому телу — нагревателю. Чтобы такая теплопередача осуществлялась, надо сжимать газ при более высоких температурах, чем были при расширении. Это возможно лишь за счёт работы , совершаемой внешним источником (например, электродвигателем (в реальных холодильных агрегатах электродвигатель создаёт в испарителе низкое давление, в результате чего хладагент вскипает и забирает тепло; наоборот, в конденсаторе электродвигатель создаёт высокое давление, под которым хладагент конденсируется и отдаёт тепло)). Поэтому количество теплоты, передаваемое нагревателю, оказывается больше количества теплоты, забираемого от холодильника, как раз на величину :

Таким образом, на -диаграмме рабочий цикл холодильной машины идёт против часовой стрелки. Площадь цикла — это работа , совершаемая внешним источником (рис. 4).

Рис. 4. Цикл холодильной машины

Основное назначение холодильной машины — охлаждение некоторого резервуара (например, морозильной камеры). В таком случае данный резервуар играет роль холодильника, а нагревателем служит окружающая среда — в неё рассеивается отводимое от резервуара тепло.

Показателем эффективности работы холодильной машины является холодильный коэффициент, равный отношению отведённого от холодильника тепла к работе внешнего источника:

Холодильный коэффициент может быть и больше единицы. В реальных холодильниках он принимает значения приблизительно от 1 до 3.

Имеется ещё одно интересное применение: холодильная машина может работать как тепловой насос. Тогда её назначение — нагревание некоторого резервуара (например, обогрев помещения) за счёт тепла, отводимого от окружающей среды. В данном случае этот резервуар будет нагревателем, а окружающая среда — холодильником.

Показателем эффективности работы теплового насоса служит отопительный коэффициент, равный отношению количества теплоты, переданного обогреваемому резервуару, к работе внешнего источника:

Значения отопительного коэффициента реальных тепловых насосов находятся обычно в диапазоне от 3 до 5.

к оглавлению ▴

Тепловая машина Карно

Важными характеристиками тепловой машины являются наибольшее и наименьшее значения температуры рабочего тела в ходе цикла. Эти значения называются соответственно температурой нагревателя и температурой холодильника.

Мы видели, что КПД теплового двигателя строго меньше единицы. Возникает естественный вопрос: каков наибольший возможный КПД теплового двигателя с фиксированными значениями температуры нагревателя и температуры холодильника ?

Пусть, например, максимальная температура рабочего тела двигателя равна , а минимальная — . Каков теоретический предел КПД такого двигателя?

Ответ на поставленный вопрос дал французский физик и инженер Сади Карно в 1824 году.

Он придумал и исследовал замечательную тепловую машину с идеальным газом в качестве рабочего тела. Эта машина работает по циклу Карно, состоящему из двух изотерм и двух адиабат.

Рассмотрим прямой цикл машины Карно, идущий по часовой стрелке (рис. 5). В этом случае машина функционирует как тепловой двигатель.

Рис. 5. Цикл Карно

Изотерма . На участке газ приводится в тепловой контакт с нагревателем температуры и расширяется изотермически. От нагревателя поступает количество теплоты и целиком превращается в работу на этом участке: .

Адиабата . В целях последующего сжатия нужно перевести газ в зону более низких температур. Для этого газ теплоизолируется, а затем расширяется адиабатно на учатке .

При расширении газ совершает положительную работу , и за счёт этого уменьшается его внутренняя энергия: .

Изотерма . Теплоизоляция снимается, газ приводится в тепловой контакт с холодильником температуры . Происходит изотермическое сжатие. Газ отдаёт холодильнику количество теплоты и совершает отрицательную работу .

Адиабата . Этот участок необходим для возврата газа в исходное состояние. В ходе адиабатного сжатия газ совершает отрицательную работу , а изменение внутренней энергии положительно: . Газ нагревается до исходной температуры .

Карно нашёл КПД этого цикла (вычисления, к сожалению, выходят за рамки школьной программы):

(3)

Кроме того, он доказал, что КПД цикла Карно является максимально возможным для всех тепловых двигателей с температурой нагревателя и температурой холодильника .

Так, в приведённом выше примере имеем:

В чём смысл использования именно изотерм и адиабат, а не каких-то других процессов?

Оказывается, изотермические и адиабатные процессы делают машину Карно обратимой. Её можно запустить по обратному циклу (против часовой стрелки) между теми же нагревателем и холодильником, не привлекая другие устройства. В таком случае машина Карно будет функционировать как холодильная машина.

Возможность запуска машины Карно в обоих направлениях играет очень большую роль в термодинамике. Например, данный факт служит звеном доказательства максимальности КПД цикла Карно. Мы ещё вернёмся к этому в следующей статье, посвящённой второму закону термодинамики.

к оглавлению ▴

Тепловые двигатели и охрана окружающей среды

Тепловые двигатели наносят серьёзный ущерб окружающей среде. Их повсеместное использование приводит к целому ряду негативных эффектов.

• Рассеяние в атмосферу огромного количества тепловой энергии приводит к повышению температуры на планете. Потепление климата грозит обернуться таянием ледников и катастрофическими бедствиями.
• К потеплению климата ведёт также накопление в атмосфере углекислого газа, который замедляет уход теплового излучения Земли в космос (парниковый эффект).
• Из-за высокой концентрации продуктов сгорания топлива ухудшается экологическая ситуация.

Это — проблемы в масштабе всей цивилизации. Для борьбы с вредными последствиями работы тепловых двигателей следует повышать их КПД, снижать выбросы токсичных веществ, разрабатывать новые виды топлива и экономно расходовать энергию.

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах. 

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте. 

Как быстро и эффективно исправить почерк?  Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью. 

1. Расчет теоретического цикла.

В
основе работы бытовой компрессионной
холодильной машины лежит теоретический
цикл, которой называется циклом с
регенеративным теплообменником.

Перед
расчетом теоретического цикла выполняется
построение теоретического цикла
холодильной машины в одной термодинамических
диаграмм состояния холодильного агента.

Для
построения теоретического цикла
используется исходные данные и диаграмма
состояния i-lg
p
хладагента R134a.
Исходные данные:

Хладагент
R
134a

Температура
кипения To=
-25 C

Температура
конденсации Tk=
55 C

Температура
всасывания Tвс
= -10 C

Удельная
энтальпия точки 3 определяется из
уравнения теплового баланса по формуле:

I3
— i3
= i1
— i1

i3
= i3
— i1
+ i1

По
известным термодинамическим параметрам
состояния определяется величины
характеризующие цикл, и сводятся в
таблицу.

По
формуле находим i3.

I3
= 280 — (410 — 385,4) = 255,4 кДж/кг

Эта
энтальпия соответствует температуре
40 С.

По
известным параметрам состояния таблицы
производиться расчет теоретического
цикла.

1. дельная
   массовая холодопроизводительность:

q_o
= i₁
– i₄
= 385 – 255 = 130 (кДж/кг)

1. Удельная
   объемная холодопроизводительность:

q_v
= q_o
/ v_i
= 130 / 0,185 =
702,7 (кДж/м)

1. Количество
   теплоты, отводимой из конденсатора:

q_k
= i₂
– i₃
= 470 – 283 = 187 (кДж/кг)

1. Работа
   компрессора в адиабадическом процессе
   сжатия:

L
= i₂
– i₁
= 470 – 412 = 58 (кДж/кг)

1. Холодильный
   коэффициент:

E
= q_o
/ L
= 130 / 58 = 2,24 ; 2 < E
< 6 – цикл эффективный

Параметры
хладагента.

№ Т	t , °C	P, мПа	V, м3/кг	i, кДж/кг	S, кДж/кгК
1	-25	0,127	0,160	385	1,73
1΄	10	0,127	0,185	412	1,85
2	55	0,640	0,014	470	1,72
2΄	95	0,640	0,017	440	1,85
3	55	0,640	—	283	—
3΄	40	0,640	—	255	—
4	-25	0,127	—	255	0,40

Теоретический
цикл для хладагента R
134a

2.2 Расчёт тепловой нагрузки, определение холодопроизводительности холодильного агрегата

Проектирование
бытовых холодильников ведется на основе
теплового расчета учитывающего виды
теплопритоков, которые могут повлиять
на изменения температурного режима в
камере холодильника.

Исходные
данные для расчета:

Компрессионный
холодильник КШД 133/80 .

Внутренний
рабочий объем 305 дм³.

Внутренний
объем холодильной камеры 133 дм³.

Внутренний
объем низкотемпературной камеры 80 дм³.

Тип
исполнения холодильника УХЛ для умеренных
широт:

t_окр.ср.
= 32°С

t_НТК
= -18°С

t_хк
= 0…+5°С

Холодильный
агент R
134А

Т_о
=
-25°С

Т_к
= 55°С

Т_вс
= 10°С

Изоляционный
материал – пенополиуритан.

Наружный
шкаф – углеродистая листовая сталь
(Ст3).

Внутренний
шкаф – полистирол.

Теплопритоки
через стенку охлаждаемой камеры
холодильника.

Q₁
= kFΔT,
где

Q₁
–
теплоприток, Вт;

k
– коэффициент теплопередачи, Вт/мК;

ΔT
– разность температур по обе стороны
стенки, К;

F
– площадь наружной поверхности
ограждения, м³.

Коэффициент
теплопередачи

k
= 1/ (1/α _н
+
δ₁/
λ₁
+ δ₂
/ λ₂
+ …+ δ _n
/ λ_n
+ 1 / α_вн)
(*), где

α
_н
–
коэффициент теплопередачи с внешней
поверхности ограждения, Вт/мК;

α_вн
– коэффициент теплопередачи с внутренней
поверхности ограждения, Вт/мК;

δ
– толщина
отдельных слоев конструкции ограждения;

λ
– коэффициент
теплопроводности изоляционного
материала.

Расчет
производится в следующей последовательности:

Рассчитаем все
возможные коэффициенты теплопередачи.

а)
коэффициент теплопередачи холодильной
камеры по формуле (*)

t₁
– температура окружающей среды

t₂
–температура внутренней холодильной
камеры

δ₁
– толщина внешней поверхности

δ₂
– толщина изоляции

δ₃
– толщина внутренней поверхности

λ₁
– коэффициент теплопроводности стали

λ₂
– коэффициент теплопроводности
пенополиуритана

λ₃
– коэффициент теплопроводности
полистирола

α_н
= 22,7 Вт/мК α_вн
= 9 Вт/мК

λ₁
= 81 Вт/мК

λ₂
= 0,029 Вт/мК

λ₃
= 0,14 Вт/мК

Все
остальные данные возьмем с учетом
проектирования

t
= 32°С t₂
= 0° С δ₁
= 0,6 мм

δ₂
= 33 мм
δ₃
= 2 мм

k₁
=

Вт/мК

б)
рассчитывается коэффициент теплопередачи
низкотемпературной камеры

t
= 32°С t₂
= -20° С δ₁
= 0,6 мм

δ₂
= 44 мм δ₃
= 2 мм α_вн
= 3,5 Вт/мК

k₂
=

Вт/мК

Геометрические
размеры холодильника

а)
геометрические размеры температурной
камеры

где
h₁
– высота морозильной камеры,

в
– глубина морозильной камеры

Внутренний
рабочий объем НТК – 80 дм³.

Объем
камеры определяется по формуле:

V_HTK
= α·в·h

Определим
высоту камеры:

V_HTK
= (0,6-0,08·2)(0,6-0,08·2)·h

h
= 0,08/0,1936= 0,4132 м

Определим
габаритный размер камеры НТК с учетом
изоляции и перегородок и учитывая то,
что высота отсчитывается от средней
линии в перегородке

1
– внутренняя и внешняя стенка

2
– изоляционный слой

h
= h
+ (8+5)

h
= 41,32 + (8+5) = 45,4= 0,454 м

б)
геометрические размеры холодильной
камеры (хк)

Внутренний
объем ХК:

V_хк
= 133 дм³

Объем
холодильной камеры определяется по
формуле:

V_хк
=
α·в·h,
где

h
– действительная высота холодильной
камеры

V_хк
= 133 дм³
= 0,133 м³
α = 0,6 м
в
= 0,6 м

Толщина
изоляции и перегородки 80 мм = 0,08 м

V_хк
= (0,6-0,08·2)(0,6-0,08·2) h

h
= 0,133/0,1936 = 0,686 м

Определим
габаритный размер холодильной камеры,
с учетом изоляции перегородок и
учитывается то, что высота отсчитывается
с учетом средней линии:

h₂
= h
+ (8+5) = 68,6 + 13 = 0,817 м

в)
геометрические размеры камеры для
хранения овощей и фруктов:

Внутренний
объем ХК:

V_хк
= 92 дм³

Объем
холодильной камеры определяется по
формуле:

V_хк
=
α·в·h,
где

h
– действительная высота холодильной
камеры

V_хк
= 92 дм³
= 0,092 м³
α = 0,6 м
в
= 0,6 м

Толщина
изоляции и перегородки 80 мм = 0,08 м

V_хк
= (0,6-0,08·2)(0,6-0,08·2) h

h
= 0,092/0,1936 = 0,475 м

Определим
габаритный размер холодильной камеры,
с учетом изоляции перегородок и
учитывается то, что высота отсчитывается
с учетом средней линии:

h₃
= h
+ (8+5) = 47,5 + 13 = 60,5 м

Общая
высота холодильника

H
= h₁
+ h₂+

h₃
= 0, 454+ 0,817+0,605 = 1,85 м

Расчет
площадей поверхностей холодильника

Рассчитываем
все площади поверхности холодильника:

а)
площадь поверхности морозильной камеры
НТК

S_нтк
= (α
– 0,08)(в
–
0,08) + (в
–
0,08)(h₁
– (0,04+0,05))·2 + (α – 0,08)(
h₁
– (0,04+0,05))·2

S_нтк
= 1,215 м²

б)
площадь поверхности холодильной камеры:

S_хк
= (α – 0,08)(в
–
0,08) + (в
–
0,08)(h₂
– (0,04+0,05))·2 + (α – 0,04)(
h₂–
(0,04+0,05))·2

S_хк
= 3,1784 м²

в)
площадь поверхности камеры для овощей
и фруктов:

S_хк
= (α – 0,08)(в
–
0,08) + (в
–
0,08)(h₃–
(0,04+0,05))·2 + (α – 0,04)( h–
(0,04+0,05))·2

S_хк
= 2,3304 м²

д)
площадь поверхности перегородки между
морозильной камерой и плюсовой

S_п
= (α – 0,1)(в
–
0,1) = 0,25 м²

г)
площадь поверхности между плюсовой и
низкотемпературной камерами

S_п2
= (α –
0,08)(в
–
0,08) = 0,2704 м²

Теплопритоки
через ограждения

а)
теплоприток из внешней среды в морозильную
камеру НТК

Q΄₁
= k₂
· S_нтк
ΔТ

Q΄₁
= 0,537·1,215 (32-(-18)) = 32,623 Вт

б)
теплоприток из внешней среды в холодильную
камеру

Q»₁
= k₂
· S_нтк
ΔТ
= 0,765 · 3,1784 (32-5) = 77,8 Вт

в)
теплоприток из внешней среды в камеру
для хранения овощей и фруктов

Q»’₁
= k₂
· S_нтк
ΔТ
= 0,765 · 2,3304 (32-0) = 57,05 Вт

Q₁
= общий теплоприток через все ограждения

Q₁
= Q΄₁
+ Q»₁
+ Q»’₁
=32,623 + 77,8 + 57,05 = 167,48 Вт

Тепловая
нагрузка от воздухообмена:

Q₂
=
0,05 (Q₁
+ Q₃)

Q₂
=
0,05 (167,48 + 0,096) = 8,378526 Вт

а)
Тепловая нагрузка от воздухообмена в
ХК

Q΄₂
= 0,05(Q΄₁+
Q₃΄)

Q΄₂
= 0,05(77,8 + 0,09) = 3,89 Вт

б)
Тепловая нагрузка от воздухообмена в
НТК

Q»₂
= 0,05(Q»₁

+ Q»₃)

Q»₂
= 0,05(32,623 + 6,25 · 10^-4)
= 1,63Вт

в)
Тепловая нагрузка от воздухообмена в
камеру для хранения овощей и фруктов

Q’’΄₂
= 0,05(Q΄₁+
Q₃΄)

Q’’΄₂
= 0,05(57,05 + 0,09) = 2,857 Вт

Определяем
холодопроизводительность холодильного
агрегата для холодильника

Общая
тепловая нагрузка:

Q΄_0
х.а =
Q₁
+ Q₂
+ Q₃
+ Q₄,
где

Q₄
= 1,05 (Q₁
+ Q₂
+ Q₃)

Q₄
= 1,05 (77,8 + 3,89 + 0,096) = 85,87 Вт

Q΄_0
х.а
= 77,8 + 3,89 + 0,096 + 86 = 167,66 Вт

а)
определяем холодопроизводительность
холодильного агрегата для ХК

Q΄_{0
х.а(хк)}=
Q₁΄+
Q₂΄+
Q₃΄+
Q₄΄=
167,66 Вт

Результаты
расчета для надежности увеличиваются
на 5-10%. Это зависит от достоверности
данных, применяющихся при расчете
тепловой нагрузки.

Q»_0
х.а =
1,05
Σ
Q_i=1,05(
Q΄_{0
х.а(хк)})=1,05*=
176 Вт

б)
определяем холодопроизводительность
холодильного агрегата для НТК.

Q΄΄_{0
х.а(нтк)}=
Q₁΄΄+
Q₂΄΄+
Q₃΄΄+
Q₄΄΄=34,253Вт

Результаты
расчета для надежности увеличиваются
на 5-10%. Это зависит от достоверности
данных, применяющихся при расчете
тепловой нагрузки.

Q»_0
х.а =
1,05
Σ
Q_i=1,05(
Q΄΄_{0
х.а(нтк)})=35,96
Вт

в)
определяем холодопроизводительность
холодильного агрегата для камеры для
хранения овощей и фруктов

Q΄΄_{0
х.а(нтк)}=
Q₁΄΄+
Q₂΄΄+
Q₃΄΄+
Q₄΄΄=59,9Вт

Результаты
расчета для надежности увеличиваются
на 5-10%. Это зависит от достоверности
данных, применяющихся при расчете
тепловой нагрузки.

Q»_0
х.а =
1,05
Σ
Q_i=1,05(
Q΄΄_{0
х.а(нтк)})=62,9
Вт

Учитывая,
что холодильный агрегат бытового
холодильника с некоторым коэффициентом
рабочего времени в,
равным
0,35 холодопроизводительность холодильного
агрегата определяется по формуле:

Q_0
х.а =
Q»_0
х.а
/ в

а)
холодопроизводительность в (ХК)

Q_0
х.а =
Q»_{0
х.а(хк)}
/ в
=502Вт

б)
холодопроизводительность в (НТК)

Q_0
х.а =
Q»_{0
х.а(нтк)}
/ в=102,75
Вт

в)
холодопроизводительность в камере для
хранения овощей и фруктов

Q_0
х.а =
Q»_{0
х.а(нтк)}
/ в=179,721
Вт

К
= 1,1 в
= 0,35

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Рис. 1. Холодильная машина

Отдельным подвидом тепловых машин являются, так называемые, холодильные машины. Холодильная машина — тепловая машина, работающая по обратному циклу, т.е. круговому циклу, в котором рабочее тело совершает отрицательную работу. Визуализации таких машин условно одинакова (рис. 1).

Классически, холодильная машина состоит нагревательного элемента, рабочего тела и холодильной установки. Каждый из этих элементов может инженерно выглядит как угодно, рабочее тело чаще всего газ. Рабочее тело, совершая работу (), забирает энергию у холодильника () и передаёт её нагревателю (). Нагревателем в данной системе также может быть окружающее пространство. Примером такой холодильной машины может служить обычных домашний холодильник. Электрический ток совершает работу по охлаждению внутренней камеры холодильника, передавая избыток теплоты на внешний радиатор (ребристая стенка из прутьев на задней стенке холодильника).

Тогда, исходя из закона сохранения энергии:

(1)

• где

Аналогом КПД (коэффициента полезного действия) для холодильной установки является холодильный коэффициент. Логика у него точно такая же: отношение полезной работы к затраченной. Полезной теплотой в нашей системе является  (т.к. нам необходимо охладить тело), тратим вы внешнюю работу (). Тогда:

(2)

• где
  • — холодильный коэффициент машины.

Вывод: задачи на холодильную машину вводятся именной этой фразой. Единственное соотношение, которое может помочь в решении таких задач, это соотношение (1). Поиск соответствующих энергий чаще всего вопрос первого начала термодинамики и анализа процессов.