ХОЛОДИЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ

ХОЛОДИЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ обратные круговые
термодинамич. процессы, в результате к-рых теплота переходит от тела с
меньшей температурой к телу с большей темп-рой за счёт затраты работы.
X. ц. используются в холодильных машинах, холодильно-газовых машинах.
Практически
наиболее широко применяются X. ц., основанные на испарении жидкости, использовании
Джоуля
- Томсона эффекта, расширении рабочего тела в детандере.
С помощью
этих X. ц. можно получать низкие темп-ры, 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 Ти давлении рза
счёт теплоты охлаждаемой среды. Испарившийся хладагент отсасывается компрессором,
адиабатически (энтропия
S-const) сжимается в нём до давления ри темп-ры Т(линия
1 - 2) и подаётся в конденсатор,
где
происходит его конденсация (линия 2 - 3) при неизменных давлении
и темп-ре. Отвод теплоты конденсации осуществляется охлаждающей жидкостью
или воздухом. Полученный жидкий хладагент возвращается в испаритель через
расширит, цилиндр - детандер, в к-ром происходит адиабатич. понижение давления
и темп-ры (линия 3 - 4) до исходных значений (рПроцесс сопровождается частичным испарением хладагента. В реальной парокомпрессионной
холодильной машине, в отличие от идеальной, X. 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 изоэн-тальпийный.
Всё это приводит к снижению значения холодильного коэфф. Для повышения
энергетич. эффективности в реальных холодильных машинах применяются усложнённые
X. ц. В области умеренных темп-р охлаждения при одноступенчатом сжатии
хладагента используют циклы с регенеративным теплообменом. Для достижения
темп-р ниже -30 ^ОС в парокомпрессионных холодильных машинах
обычно применяют многоступенчатые, каскадные и др. X. ц. Холод получают
также с помощью X. ц., в к-рых в процессе их осуществления не происходит
фазовых превращений (испарение, конденсация) хладагента. В возд.-расширит,
холодильных машинах используется X. 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 темп-рой -70 °С и ниже поступает
в охлаждаемое помещение, после чего цикл повторяется. Энергетически более
выгодным является регенеративный X. ц., состоящий из двух изотермических
и двух изохорных процессов (обратный цикл Стерлинга); используется
в холодильно-газовых машинах типа -"Филипс" и позволяет получать криогенные
темп-ры.

Холодильный цикл идеальной парокомпрессионной
машины: 1 - давление; 2 -энтальпия.

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

В. А. Гоголин.