Аэрокосмические фотоприемные устройства в видимом и инфракрасном диапозонах - Формозов Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
64 Начинается ожижение воздуха в установившемся режиме. На рис. 9.4: Т, «-диаграмма цикла сжижения при сжатии P1 ? p2 и расширении р2 ? P1; H = const; H3 и H4 - две соседние изоэнтальпы.
Количество рекуперированного, т. е. идущего на охлаждение, воздуха высокого давления, холода H1-H3, равно А (6-7-1-1-6).
Количество теплоты, отнимаемой у воздуха высокого давления вследствие рекуперации H2-H4, равно (А (2-4-4' -2').
В идеале при полной рекуперации, т. е. при полном использовании холода низкого давления, H1-H3 = H2-H4, т. е. A (6-7-1'-6') =A(2-4-4-2)
Таким образом, H1-H2 = H3-H4, т. е. количество холода, полученное в процессе и изображенное А (5-6-6 -5), равно понижению энтальпии воздуха в компрессоре при изотермическом сжатии.
При дросселировании по 4-5 после пересечения пограничной кривой
5-7
0-7 часть воздуха - жидкость, часть - пар;
0-7
влагосодержание
паров воздуха.
65 A
Рис. 9.3
Рекуперация 6-7 ? 1 от 6 до 7 происходит в испарителе, между 7 ? 1 - в теплообменнике.
Рис. 14.4
66 Холод в количестве H3-H4 = H1-H2 получается при T3, соответствующей температуре кипения воздуха при px = 1 ата.
При оставлении получаемого холода в системе в нижней части испарителя будет накапливаться жидкость, которую отводят, т. е. она больше не участвует в рекуперации.
Баланс холода
В предыдущем цикле предполагалась полная рекуперация и отсутствие потерь холода в окружающую среду. На самом деле всегда имеет место "недорекуперация" и потери холода в окружающую среду.
Холодный рекуперированный газ выходит с меньшей температурой T2. Если бы не было потерь холода в окружающую среду, то дросселирование пошло бы по линии T2- 1' между H4 и H3, т. е. при более низкой T (рис. 9.5).
На рис. 9.5 - установившийся цикл сжижения воздуха с учетом потерь от недорекуперации в среду.
Дросселирование вследствие недорекуперации идет не по Hp= const, а по H4 = const, причем
H2 DH4 = Hf]DH3 или, так как HfDH2 = H3 DH4, получаем H4 DHP=
= HX D H ДH ХЪмесго H1 из-за недорекуперации); H1 D Hfb Cp (T1 - T2 )
- потери от недорекуперации.
По линии 8-9 происходит рекуперация холода в колонне с передачей холода сжатому воздуху, поступающему в змеевик испарителя; по линии 9-1 идет рекуперация холода в теплообменнике:
- А(6-8-8 -6 ) - весь располагаемый холод, который делится на три части:
- холод, компенсирующий неполноту рекуперации, равный А(5-6-6 -5;)
- холод, пополняющий потери в окружающую среду, равный А (5-77-5');
- холод ожиженного воздуха, который можно отдать, равный А(7-8-8'-7').
Количество располагаемого холода определяется разностью (уменьшением) энтальпий воздуха после сжатия в компрессоре, т. е. холод в системе создается при помощи компрессора.
67 H1
T H РЛч^ 1
q
6Е7С/ 7E8D Рис. 9.5
Баланс холода на 1 кг перерабатываемого воздуха составляет H1-H2 = q1 + q2 +q3, где q1 - количество холода в ожиженной части воздуха; q2 - потери от недорекуперации; q3 - потери в окружающую среду.
Количество жидкого воздуха без учета потерь холода
В стационарном режиме сумма энтальпий ожиженной части воздуха и возвращаемого остатка должна равняться энтальпии сжатого газа. Обозначим: H1 - энтальпия воздуха при 1 ата; Н2 - энтальпия воздуха при p2, ата; Но - энтальпия жидкого воздуха при 1 ата; ? - доля ожи-женного воздуха, называемая коэффициентом ожижения; I-D - доля газообразного остатка.
Тогда
H2 = DHo + (I - ,
откуда
H1 ? H 2 I TT TT
? измеряют в кг/кг; H2 - Н1 - разница энтальпий сжа-
H1 ? H 0
того воздуха и воздуха при р = 1 ата при одной и той же Т; H2 - Н1 = = ШНТ при Т = const - изотермический дроссель-эффект. 68 Теперь
(915)
Холодопроизводительность цикла будет
бхол = a(Hi DH0) = Hi DH2 = DDH7, (9.16)
т. е. она при однократном дроссельном цикле определяется изотермическим дроссель-эффектом.
Газовые криогенные машины
Фирмой " Филипс" был разработан и осуществлен замкнутый регенеративный холодильный цикл Стирлинга. В качестве рабочего тела используется гелий. Идеальный цикл Стирлинга состоит из двух изотерм и двух изохор (рис. 9.6).
Пусть имеем два поршня А и Б, между которыми регенератор R, причем газ, проходя через регенератор, меняет свою температуру. Поршни А и Б движутся следующим образом.
I. Изотермическое сжатие (1-2). Поршень A изотермически сжимает газ при температуре Tc . Объем V1 уменьшается до V2 , а давление повышается с рх до р2. Поршень Б во время изотермического сжатия неподвижен.
II. Изохорический процесс с отнятием теплоты (2-3). Газ, у ко -торого объем остается равным V2, при одновременном движении поршней А и Б проталкивается через регенератор R. При прохождении через охлажденный регенератор температура и давление газа понижаются. Конечная температура Te, давление p3.
III. Изотермическое расширение (3-4). При температуре Te газ изотермически расширяется. Поршень Б движется влево. Объем газа увеличивается с V2 до V1, а давление понижается с p3 до p4.
IV. Изохорический процесс с сообщением теплоты (4-1). При одновременном движении поршней А и Б вправо газ при постоянном V2 проталкивается через регенератор, и ему сообщается некоторое количество теплоты. Давление и температура газа повышаются и достигают первоначальных значений.
