Цикл воздушной холодильной установки

Принцип действия воздушной холодильной установки, состоит в следующем воздух с давлением p₁ поступает в детандер 1, где адиабатно расширяется по линии 1-2 до давления р₂ и совершает при этом работу, отдаваемую детандером внешнему потребителю (например, генератору электрического тока).

Расширение воздуха сопровождается понижением его температуры от T₁ до Т₂. Затем он поступает в рефрижератор 2, где отбирает тепло от охлаждаемого объекта при p₂ = const по линии 2-3. Температура его при этом повышается от Т₂ до Т₃, теоретически равной температуре охлаждаемого объекта. Далее воздух направляется в компрессор 3, где сжимается до давления p₁ с повышением температуры от Т₃ до Т₄ по адиабате 3-4. Наконец, воздух поступает в охладитель 4, где его температура понижается при p = const по линии 4-1 за счет отдачи тепла охлаждающей воде, имеющей температуру окружающей среды, теоретически равную Т₁.

Таким образом, в результате осуществления цикла тепло q₂ передается с уровня, соответствующего температуре Т₃, на уровень, соответствующий температуре T₁.

Холодильный коэффициент установки определяется по формуле ,

причем, считая воздух идеальным газом с постоянной теплоемкостью, получаем

. Следовательно,

.

Для обратного цикла Карно, совершаемого в тех же температурных пределах, график которого в Ts-диаграмме (рис. 13.4) изображается прямоугольником 1-2^/-3-3^/-1, имеем

.

Поскольку T₃ > T₂, то ε_к > ε.

Этот же вывод можно сделать непосредственно из Ts-диаграммы, которая показывает, что в цикле воздушной холодильной машины отбирается меньше тепла, чем в обратном цикле Карно, а затрачиваемая работа значительно больше.