Урок 185. Устройство компрессионного холодильника

• Холодильные машины и тепловые насосы работают по обратному циклу Карно.  

• Холодильные машины забирают теплоту у охладителя, а тепловые насосы закачивают тепловую энергию с улицы в помещение.  

• Отопительный коэффициент показывает, во сколько раз количество теплоты, доставляемое тепловым насосом, больше, чем работа, необходимая для этого.  

• Отопительный коэффициент обозначается буквой пси и представляет собой отношение количества теплоты, переданного от рабочего тела нагревателю, к работе, необходимой для этого.  

• Важно, чтобы работа и количество теплоты соответствовали друг другу.  

• Тепловой насос работает по обратному циклу Карно, а тепловой двигатель — по прямому.  

• Коэффициент полезного действия теплового двигателя равен отношению полезной работы к количеству теплоты, полученному от нагревателя.  

• Для идеального теплового двигателя КПД равен отношению разности температур нагревателя и охладителя к температуре нагревателя.  

• Отопительный коэффициент теплового насоса равен единице, деленной на КПД теплового двигателя.  

• Для идеальной тепловой машины это соотношение можно записать как отношение разности температур к температуре нагревателя.  

• Компрессионный холодильник использует компрессор для сжатия пара хладагента.  

• Хладагент, такой как аммиак или фреон, испаряется и конденсируется в процессе работы холодильника.  

• В испарителе хладагент испаряется, отбирая тепло от холодильника, а в конденсаторе происходит конденсация с выделением тепла.  

• В компрессионном холодильнике есть испаритель, где хладагент испаряется, и конденсатор, где происходит конденсация.  

• Компрессор сжимает пар хладагента, который затем снова испаряется в испарителе.  

• Компрессор приводится в действие электродвигателем и имеет вход и выход для пара.  

• В испаритель попадает жидкий фреон.  

• Давление в испарителе ниже атмосферного, что позволяет фреону испаряться при минусовой температуре.  

• Пар фреона выходит из испарителя при температуре около -10°C.  

• Компрессор сжимает пар фреона, увеличивая его давление.  

• Пар нагревается до 50°C и поступает в конденсатор.  

• В конденсаторе фреон превращается в жидкость при комнатной температуре.  

• Капилляр обеспечивает перепад давлений, позволяя фреону циркулировать.  

• В конденсаторе происходит конденсация с выделением тепла.  

• В испарителе тепло отбирается от продуктов, а двигатель совершает механическую работу.  

• Полупроводниковые холодильники используются для охлаждения матриц в телескопах.  

• Тепловой насос работает по аналогичному принципу, но с другим назначением.  

• Холодильник превращает воду в лед, передавая тепло комнате.  

• Количество теплоты, переданное комнате, равно сумме работы двигателя и количества теплоты, полученного рабочим телом.  

• Работа двигателя равна произведению мощности на время, а количество теплоты складывается из охлаждения и кристаллизации воды.  

• Электроплитка поддерживает температуру в комнате, а тепловой насос должен поддерживать ту же температуру.  

• Количество теплоты, выделяемое плиткой, равно мощности, умноженной на время.  

• Отопительный коэффициент теплового насоса равен количеству теплоты, деленному на работу двигателя.  

• Отопительный коэффициент вычисляется по формуле: Т1 / Т1 - Т2.  

• Рабочая формула: Пэ штрих = П * Т1 - Т2 / Т1.  

• Пэ штрих = 1000 Вт * Т1 - Т2.  

• Разница температур: 17 + 23 = 40.  

• Т1 в шкале Кельвина: 290.  

• Расчет: 1000 * 40 / 290 = 138 Вт.  

• Вместо 1 кВт электроэнергии, можно использовать 138 Вт с тепловым насосом.  

• Реальные тепловые насосы имеют отопительный коэффициент около 3.5, что также является хорошим результатом.