Question

Изобразите схему работы холодильной машины. Как вычисляется холодильный коэффициент холодильной машины? Какие значения он может принимать? Может ли работать холодильная машина без выполнения работы над ее рабочим телом?

Answer 1

Ответ:

Работа холодильных машин

    Работа холодильных машин основана на том, что от охлаждающей среды отнимается тепло и передается телу с более высокой температурой (воде или воздуху), т. е. происходит переход тепла от менее нагретого тела к более нагретому. Согласно второму началу термодинамики такой переход возможен только при дополнительной затрате работы извне и достигается осуществлением обратного кругового термодинамического процесса или холодильного цикла. В качестве такого холодильного цикла принят обратный цикл Карно, который осуществляется с помощью рабочего тела, называемого холодильным агентом (хладагентом).

На свойстве реальных газов охлаждаться при их расширении без производства работы основана работа холодильных машин некоторых типов. Это свойство называется эффектом Томсона — Джоуля. Для реальных газов становятся неточными и ур. (VII, 48) —(VII,56). Для таких газов можно воспользоваться тем или другим уравнением состояния реальных газов, например уравнением Ван-дер-Ваальса (III, 28), и получить соответствующие выражения для термодинамических функций, аналогичные таковым для идеальных газов, но соответственно более сложные.

 

Answer 2

Холодильная машина - это устройство, которое переносит тепло из низкотемпературного резервуара (внутреннего помещения холодильника) в высокотемпературный резервуар (окружающей среды) с использованием механической энергии. Ниже представлена схема работы холодильной машины:

1. Испаритель: В этом компоненте холодильной машины хладагент (обычно фреон или аммиак) испаряется при низком давлении и низкой температуре. В процессе испарения хладагент поглощает тепло изнутри холодильника, что охлаждает внутреннее пространство.

2. Компрессор: Паровой хладагент, насыщенный теплом после прохождения через испаритель, затем подвергается сжатию в компрессоре. Это увеличивает его давление и температуру.

3. Конденсатор: Горячий и сжатый хладагент проходит через конденсатор, где он отдаёт тепло окружающей среде и конденсируется обратно в жидкость.

4. Расширитель (экспансионный клапан): Жидкий хладагент после конденсатора проходит через экспансионный клапан, где его давление резко снижается, и он становится низкотемпературным жидким паром, готовым к возвращению в испаритель для нового цикла.

Холодильный коэффициент (COP - Coefficient of Performance) холодильной машины вычисляется как отношение полезной мощности охлаждения (перемещение тепла изнутри холодильника) к энергии, затрачиваемой на приведение компрессора в движение. Формула для COP:

COP = Полезная мощность охлаждения / Мощность компрессора

Чем выше значение COP, тем более эффективной является холодильная машина.

Значение COP может варьировать в зависимости от типа и модели холодильной машины. Обычно COP для домашних холодильников находится в диапазоне от 2 до 6.

Холодильная машина не может работать без выполнения работы над ее рабочим телом. Она должна переносить тепло изнутри холодильника в окружающую среду, и это требует затрат энергии. Энергия тратится на сжатие газа в компрессоре и на передачу тепла через конденсатор. Таким образом, работа над рабочим телом (перенос тепла) является неотъемлемой частью работы холодильной машины.