Цикл холодильной установки

Цикл холодильной установки – ряд взаимосвязанных процессов, обеспечивающих необходимый эффект охлаждения с минимальными затратами энергии. Холодильной машиной называют набор устройств, поддерживающих температуру воздуха или воды ниже температуры окружающей среды. Самопроизвольно протекать такие процессы не могут. Для передачи теплоты от холодной среды к горячей требуются дополнительные затраты энергии. Оборудование может различаться по типу используемого рабочего тела и виду энергии – электрическая, теплота или механическая работа. Чаще всего применяется именно последний вариант. В качестве хладагента используются пары различных веществ – фреона, углекислоты, аммиака. На протяжении цикла они постоянно меняют свое агрегатное состояние.

Обратные тепловые циклы

Практически все подобное оборудование функционирует по обратному циклу. В результате теплота передается от тела с низкой температурой к телу с высокой. Эффективность цикла будет зависеть от количества теплоты и работы, затраченной на охлаждение. Соотношение этих двух параметров называется холодильным коэффициентом цикла. Холодопроизводительностью называют количество теплоты, отводимое от охлаждаемого объекта за определенный промежуток времени.

Обратный цикл Карно

Обычно охлаждаемый объект и тело, принимающее теплоту, имеют постоянную температуру. В роли первого может выступать камера со всем содержимым, второго – воздух или вода. Обратный обратимый цикл Карно является идеальным решением.  

Если температура внешней среды уменьшается, то повышается эффективность цикла. Чем ниже требуются температуры, тем больше работы затрачивается на достижение нужных значений.

Цикл воздушной установки

Такие модели – первые среди аналогичных машин. Они действуют следующим образом:

• Из внутреннего пространства камеры воздух отсасывается компрессором. Там он сжимается, что сопровождается повышением его температуры.
• Оттуда он нагнетается в охладитель и отдает тепло охлаждающей среде – воздуху или проточной воде.
• Через клапан воздух поступает в расширительную машину (детандер). Там происходит его расширение до начального давления, а температура понижается.
• Холодный воздух поступает во внутреннее пространство камеры. При охлаждении содержимого камеры он нагревается и снова отправляется в компрессор для повторного охлаждения.

После этого следует повторение цикла. Он термодинамически несовершенен, а само устройство по сравнению с более современными моделями слишком габаритное и не экономичное, поэтому такие агрегаты практически не применяются в промышленности.

Цикл паровой холодильной установки

Такие установки получили наибольшее распространение. Хладагентами в них выступают жидкости, которые закипают при низкой температуре и давлении. Они должны иметь высокую теплоту парообразования, так как именно от этого параметра зависит холодопроизводительность установки.

Главное преимущество цикла таких машин заключается в том, что подвод тепла к рабочему телу и отвод от него осуществляется при его нахождении в двухфазном состоянии. То есть цикл близок к обратному циклу Карно.

Холодильные установки, циклы которых могут быть разными, отличаются конструктивным исполнением, принципом действия, монтируются для разных целей. Подбор лучше осуществлять с помощью специалистов после анализа первостепенных задач и требований.