Хладоснабжение

Первый закон термодинамики, являющийся частным выражением всеобщего закона сохранения энергии, устанавливает принципы эквивалентности теплоты и механической энергии: часть теплоты, подведенной извне к замкнутой термодинамической системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы, а другая часть расходуется на совершение внешней механической работы

Q=Qo+Alм (1)

Рассмотрим второе слагаемое правой части уравнения как часть теплоты, затрачиваемой на получение механической работы, можем написать:

Q=Al (2)

где:

l - механическая работа, н×м;

А - эквивалент механической работы.

Поделив уровень (1) на массу рабочего тела М кг, получим уравнение первого закона термодинамики для удельных, рабочего тела энергий:

q=q0+l (3)

Обратный цикл Карно

Известной демонстрацией первого закона термодинамики является термодинамический цикл Карно который представлен на рисунке 5.3, в котором рабочее тело при проводе к нему теплоты q расширяется по изотерме 1-2, совершая полезную работу 1 при максимально возможном КПД. Дальнейшее расширение рабочего тела совершается за счет внутренней энергии по адиабате 2-3. Увеличение объема рабочего тела вызывает перемещение поршня слева на право. Затем от рабочего тела отводится теплота q0, что ведёт к уменьшению объёма в изотермическом процессе 3-4. Далее тело сжимается в адиабатическом процессе 4-1. Уменьшение объема рабочего тела вызывает перемещение поршня справо налево.

Необходимое условие работы цикла - наличие надежного источника теплоты q на одной стороне двигателя Карно и источника холода, поглощающего теплоту q0, на другой стороне. Заметив что изменение объема рабочего тела в изотермическом процессе сопровождается фазовыми превращениями.

Так, в процессе 1-2 жидкое рабочее тело кипит, превращаясь в пар, а в процессе 3-4 пар конденсируется, уменьшая объем.

Полезная удельная работа, полученная в цикле в результате затраты теплоты q, пропорциональна площади криволинейного четырехугольника 1-2-3-4 равна:

l=q×q0

Рисунок 5.3 - Цикл Карно

Если теплоту q0 подводить в изотермическом процессе испарения рабочего тела 4-3, а теплоту q в изотермическом процессе конденсации 2-1, осуществляется обратный цикл Карно.

Подобный цикл реализуется в холодильных машинах и носит название холодильного цикла.

Холодильную машину можно рассматривать как некий тепловой насос, перекачивающий теплоту от источника с низкой температурой к источнику с более высокой температурой.

В отличии от прямого цикла Карно, где была совершена работа 1 за счет подвода теплоты q, в обратном цикле всё происходит наоборот. Теплота q отводится, если на это затрачивается работа 1 в процессах сжатия 3-2 и 2-1 последнее полностью согласуется со вторым законом термодинамики.

Теплота не может сама собой (без затрат работы) переходить от тела с низкой температурой к телу с высокой температурой.

Процессы в прямом и обратном циклах Карно необратимы, т.е. не могут совершаться самопроизвольно, без подвода энергии из вне.

Для обратного цикла Карно справедливо уравнение:

q=q0+l

Определение ёмкости и площади холодильных камер.

Расчет площади и ёмкости холодильных камер был произведён в технологической части проекта в таблице 5.1.

Камера для хранения молочно-жировых продуктов, гастрономии и мясо-рыбных полуфабрикатов.

Fобщ=2,48×2,2=5,456м2

Следовательно, принимаем камеру для хранения молочно-жировых продуктов, гастрономии и мясо-рыбных полуфабрикатов площадью 5,5м2.

Температурный режим данной камеры: +2…+4оС.

Камера для хранения фруктов, ягод, зелени и напитков.

Fобщ=3,55×2,2=7,81м2

Следовательно, принимаем камеру для хранения для хранения фруктов, ягод, зелени и напитков площадью 8м2.

Температурный режим данной камеры: +2…+4оС.

Камера для хранения сухих продуктов.

Fобщ=2,28×2,2=5,01м2

Следовательно, принимаем камеру для хранения сухих продуктов площадью 5м2.

Температурный режим данной камеры: +2…+4оС.

Температурно-влажностные условия эксплуатации холодильных камер.

. Температура и относительная влажность воздуха в камерах:

tкам=+4оС

фкам=85%

. Температура и относительная влажность наружного воздуха:

tн=+30оС

фн=59%

. Температура и относительная влажность воздуха в смежных неохлаждаемых помещениях:

tс.п.=+4оС

фс.п.=85%

Для стен, отгораживающих холодильные камеры от смежных помещений, не включенных в систему вентиляции и кондиционирования воздуха, расчетная разность температур принимается как доля разности температур на наружной стене, т.е.:

Δtн=tн-tкам

Δtн=30-4=26

Для стен и перегородок, отделяющих охлаждаемые помещения от помещений, соединяющихся с наружным воздухом: