Для воздушной холодильной машины, служащей для охлаждения помещения до -5 0С, определить удельные значения

Для воздушной холодильной машины, служащей для охлаждения помещения до -5 0С, определить удельные значения работы, затраченной на привод компрессора и производимой в детандере. Определить холодильный коэффициент и удельную холодопроизводительность, если известно, что адиабатическое сжатие в компрессоре этой установки происходит до Р2 = 0,37 МПа, адиабатное расширение в двигателе до Р1 = 0,1 МПа. Показатель адиабаты для воздуха k = 1,4. Температура охлаждающей воды 20 0С. Изобразить цикл воздушной холодильной машины в диаграмме T-S.

Температуры T2 и T4 определим из уравнений процессов адиабатического сжатия 1–2 и расширения 3–4 (см. рис. 1) соответственно:
T2T1=P2P1k-1k
T2=T1P2P1k-1k
T2 = (-5+273)*(0,37/0,1)^((1,4-1)/1,4) = 389,47 K
T4T3=P4P3k-1k
T4=T3P4P3k-1k
T4 = (20+273)*(0,1/0,37)^((1,4-1)/1,4) = 201,6 K
найдем удельный объем воздуха на входе в компрессор из уравнения состояния
V1 = RT1/P1 = 287*(-5+273)/0,1E6 = 0,769 м^3
Удельная холодопроизводительность установки определяется из уравнения
q2 = qx = Cp*(T1-T4) = 1,01*(268-201,6) = 67,07 кДж/кг
Удельное количество теплоты, отводимой в охладителе в окружающую среду
q1 = Cp*(T2-T3) = 1,01*(389,47-293) = 97,43 кДж/кг
Удельную работу, затраченную на сжатие воздуха в компрессоре
Lк = Cp*(T2-T1) = 1,01*(389,47-268) = 122,68 кДж/кг
а удельную работу, полученную при расширении воздуха в детандере
Lд = Cp*(T3-T4) = 1,01*(293-201,6) = 92,3 кДж/кг
Работа, затраченная в цикле, определяется как
L0 = Lк – Lд = 122,68-92,3 = 30,38 кДж/кг
Тогда холодильный коэффициент установки в соответствии с формулой
ε = q2/L0 = 67,07/30,38 = 2,2
Рис