Детандерный не регенеративный замкнутый цикл ГХМ

Такая ГХМ состоит из компрессора, промежуточного охладителя, детандера и теплообменного аппарата (см. рисунок 6.1.). Термодинамический цикл в S-T - и h-Р – диаграммах показан на том же рисунке.

А Б

Рисунок 6.1 - Детандерный не регенеративный замкнутый цикл ГХМ

Порядок работы следующий. После теплообменного аппарата газ поступает в компрессор, где сжимается в процессе 1-2 от начального давления Р₁ до конечного давления Р₂. В процессе сжатия повышается температура газа до температуры Т₂. После компрессора сжатый горячий газ направляется в промежуточный охладитель, в котором охлаждается в процессе 2-3 за счет теплообмена с внешней охлаждающей средой (водой или воздухом). Далее охлажденный холодильный агент расширяется в детандере в процессе 3-4. При расширении температура газа резко снижается до температуры Т₄. После детандера холодный газ поступает в теплообменный аппарат, в котором нагревается в процессе 4-1, отводя теплоту от охлаждаемой среды. Затем подогретый хладагент всасывается компрессором, сжимается и цикл повторяется вновь.

Удельная холодопроизводительность цикла в S-T – диаграмме эквивалентна площади под процессом 1-2, т.е.

q_о = Пл. б41аб = h₁ – h₄ = c_р(Т₁ – Т₄)

Удельная теплота, отведенная от хладагента в промежуточном охладителе в S-T - диаграмме эквивалентна площади под процессом 2-3, т.е.

q = Пл. б32аб = h₂ – h₃ = с_р(Т₂ – Т₃)

Удельная работа цикла определяется из теплового баланса холодильной машины и в S-T – диаграмме находится как разность площадей q и q_о.

l_ц = q - q_о = Пл. б32аб – Пл. б41аб = Пл. 12341

или

l_ц = q – q_о = (h₂ – h₃) – (h₁ –h₄) = (h₂ – h₁) – (h₃ –h₄)

В цикле 1234 (h₂ – h₁) = l_сж - затраченная работа сжатия газа в компрессоре, Дж/кг, а (h₃ – h₄) = l_р – полученная работа расширения в детандере, Дж/кг, тогда

l_ц = l_cж – l_р

l_ц = q – q_о = с_р(Т₂ – Т₃) – с_р(Т₂ – Т₁)

Холодильный коэффициент цикла

Теплоемкость газа в первом приближении можно считать постоянной, тогда

Таким образом холодильный коэффициент теоретического цикла зависит только от температурных параметров.