Значение ХОЛОДИЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ в Большой советской энциклопедии, БСЭ

ХОЛОДИЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ

циклы, обратные круговые термодинамические процессы, в результате которых теплота переходит от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой за счёт затраты работы. Х. ц. используются в холодильных машинах , холодильно-газовых машинах . Практически наиболее широко применяются Х. ц., основанные на испарении жидкости, использовании Джоуля - Томсона эффекта , расширении рабочего тела в детандере . С помощью этих Х. ц. можно получать низкие температуры, вплоть до ~ 0,3 К. Одним из наиболее энергетически выгодных (см. Холодильный коэффициент ) является обратный Карно цикл . К нему приближается цикл идеальной парокомпрессионной холодильной машины, представленный на рис . Цикл состоит из двух адиабатических процессов ( 1-2, 3-4 ) и двух изотермических процессов ( 4-1, 2-3 ) . В этом цикле в испарителе холодильной машины происходит кипение хладагента (линия 4-1 ) при температуре To и давлении pk за счёт теплоты охлаждаемой среды. Испарившийся хладагент отсасывается компрессором, адиабатически ( энтропия S-const) сжимается в нём до давления pk и температуры Tk (линия 1 - 2 ) и подаётся в конденсатор , где происходит его конденсация (линия 2-3 ) при неизменных давлении и температуре. Отвод теплоты конденсации осуществляется охлаждающей жидкостью или воздухом. Полученный жидкий хладагент возвращается в испаритель через расширительный цилиндр - детандер, в котором происходит адиабатическое понижение давления и температуры (линия 3-4 ) до исходных значений ( p0 и T0 ) . Процесс сопровождается частичным испарением хладагента. В реальной парокомпрессионной холодильной машине, в отличие от идеальной, Х. ц. идёт с перегревом паров при сжатии в компрессоре, кроме того, вместо детандера здесь имеется регулирующий вентиль, и поэтому процесс расширения хладагента не адиабатический, а изоэнтальпийный. Всё это приводит к снижению значения холодильного коэффициента. Для повышения энергетической эффективности в реальных холодильных машинах применяются усложнённые Х. ц. В области умеренных температур охлаждения при одноступенчатом сжатии хладагента используют циклы с регенеративным теплообменом. Для достижения температур ниже -30 |С в парокомпрессионных холодильных машинах обычно применяют многоступенчатые, каскадные и др. Х. ц. Холод получают также с помощью Х. ц., в которых в процессе их осуществления не происходит фазовых превращений (испарение, конденсация) хладагента. В воздушно-расширительных холодильных машинах используется Х. ц., состоящий из двух адиабат и двух изобар. В этом цикле хладагент (воздух) засасывается из охлаждаемого помещения компрессором, адиабатически сжимается в нём и далее, пройдя охладитель, адиабатически расширяется в детандере и с температурой -70 |С и ниже поступает в охлаждаемое помещение, после чего цикл повторяется. Энергетически более выгодным является регенеративный Х. ц., состоящий из двух изотермических и двух изохорных процессов (обратный цикл Стирлинга); используется в холодильно-газовых машинах типа 'Филипс' и позволяет получать криогенные температуры.

Лит.: Справочник по физико-техническим основам криогеники, 2 изд., М., 1973.

В. А. Гоголин.

Большая советская энциклопедия, БСЭ.