ЭлБиб

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ЦИКЛОВ УГЛЕКИСЛОТНЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

ВМ. Шляховецкий

Д.В. Шляховещий

КубГТУ (г. Краснодар

Россия)

Использование диоксида углерода (R744) как альтернативного озонрбезопасного рабоче

го тела широко обсуждается. Мнение -об энергетической неэффективности R.744 в качестве

хладагента основано на сопоставлении циклов парокомпрессионных холодильных машин

(ПКХМ)}работающих на R744, R717 (аммиаке), R12 и R22 в режимах с температурами конден

сации Ткд ниже критической температуры Ткр, и с температурами кипения То до 245 К; при

То.с больше Ткр эффективность цикла на R744 резко снижается. Это мнение (по данным

В.П. Онищенко, А.Ф. Линдберга и других исследователей) недостаточно корректно, так как по

мере снижения То ниже 245 К и при Ткд ниже Ткр эффективность цикла на R744 начинает

превышать циклы на других хладагентах, но эти мнения касаются использования R744 в тра

диционном (по конфигурации) цикле ПКХМ, когда при заданных значениях температур То и Т

о величине необратимых потерь в теоретическом цикле холодильной машины судят по крите

рию Гульдберга, величину которого рекомендуют в пределах 1,5—1,6, чтобы исключить боль

шие потери вследствие необратимости процессов дросселирования и перегрева пара.

Для R744 в цикле ШСХМ величина Ткрможет быть близка или выше Тос.. В этом случае

цикл будет частично или полностью захватывать надкритическую область. В традиционных

по конфигурации циклах переход в надкритическую область уменьшает удельную холодопро-

изводительность, особенно значительно, если Т0.с. выше ТКр. Влияние необратимости процесса

дросселирования становится существенным и эксергетический КПД уменьшается.

Естественно, что если Т0.с, больше Т^, то на верхнем температурном уровне конденса

ции не происходит. Но в области ниже Ткр все закономерности (дросселирование, испарение,

характер прохождения изоэнтальп и др.) остаются в силе. Таким образом, цикл становится ком

бинированным - парогазовым, подчиняясь в области температур выше Ткр закономерностям

газовых циклов, а ниже Ткр - закономерностям паровых циклов.

Существенной особенностью циклов в надкритической области является независимость

в выборе величины давления в конце сжатия Рнг, которое не зависит от Тос. и может выбирать

ся произвольно. Применительно к теоретическому циклу ПКХМ одноступенчатого сжатия, ра

ботающему на R744, Ионокути в 1932 г. был разработан метод определения давления Рнг по

условиям максимума холодильного коэффициента. Основываясь на идеях Р. Планка и В.С.

Мартыновского, рассмотрены циклы, в которых для увеличения удельной холодопроизводи-

тельности R744 и эксергетического КПД обеспечивается дополнительное сжатие R744 рабоче

го тела, в том числе и перед дросселированием. Приведены основные положения метода опре

деления оптимальных степеней сжатия R744 в парогазовом цикле двухступенчатого сжатия.

Показано, что в углекислотных многоступенчатых циклах нецелесообразно иметь равные сте

пени сжатия по ступеням сжатия в компрессоре, с точки зрения общей энергетической эффек

тивности ПКХМ.

Рассмотрены условия ввода внешнего теплообмена, в том числе с теплопотребителем, и

регенеративного теплообмена, обеспечивающие повышение суммарного эксергетического

КПД. Показано, что введение регенеративного теплообмена будет целесообразно, если отноше

ние приращения работы цикла к полной работе будет существенно меньше, чем отношение

приращения удельной холодопроизводительности к исходной удельной холодопроизводитель-

ности, и, следовательно, определяющими становятся соотношения температур Тос., Ткр иТо.

374

Научная электронная библиотека ЦНСХБ