Трансформация теплоты в компрессорных установках холодильной и криогенной техники. Часть 1. Расчеты параметров и потерь в процессах обратных циклов

Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана
О.В. Белова, А.В. Чернышев
ТРАНСФОРМАЦИЯ ТЕПЛОТЫ
В КОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВКАХ
ХОЛОДИЛЬНОЙ И КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИ
В двух частях
Часть 1
Расчеты параметров и потерь
в процессах обратных циклов
Рекомендовано Научно-методическим советом
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия
Москва
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2010

УДК 621.57./.59(076.1)
ББК 31.39
Б43
Р е ц е н з е н т ы: C.В. Рыжков, В.Л. Юша
Б43
Белова О.В.
Трансформация теплоты в компрессорных установках холодильной и криогенной техники : учеб.
пособие / О.В. Белова, А.В. Чернышев : в 2 ч. – ч. 1: Расчеты параметров и потерь в процессах
обратных циклов. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. – 33, [3] с.: ил.
В части 1 учебного пособия даны примеры анализа различных процессов, происходящих в компрессорных
установках холодильной и криогенной техники, на основе эксергетического подхода. Приведены примеры решения задач расчета процессов в обратных циклах.
Для студентов, изучающих дисциплины «Компрессоры и аппараты холодильной техники», «Компрессоры
и аппараты криогенной техники», а также для студентов и аспирантов, изучающих вопросы эффективности
процессов преобразований различных видов энергии.
УДК 621.57./.59(076.1)
ББК 31.39
Учебное издание
Белова Ольга Владимировна
Чернышев Андрей Владимирович
ТРАНСФОРМАЦИЯ ТЕПЛОТЫ В КОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВКАХ
ХОЛОДИЛЬНОЙ И КРИОГЕННОЙ ТЕХНИКИ
Часть 1
Расчеты параметров и потерь в процессах обратных циклов
Редактор Е.К. Кошелева
Корректор
Г.С. Беляева
Компьютерная верстка В.И. Товстоног
Подписано в печать 02.11.2010. Формат 60×84/8.
Усл. печ. л. 4,19. Тираж 100 экз.
Изд. №154. Заказ
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5.
c
⃝МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010

СПИСОК ОБОЗНА
ЧЕНИЙ
cp — удельная изобарная теплоемкость
D, d — потери эксергии∗
E, e — эксергия∗
H, h — энтальпия∗
hT — изотермический дроссель-эффект
G — расход
L, l — работа∗
p — давление
Q, q — тепловой поток∗
S, s — энтропия∗
u — удельная внутренняя энергия
v — удельный объем
αh — дифференциальный дроссель-эффект (эффект Джоуля — Томсона)
ηe — эксергетический КПД
τe — эксергетическая температурная функция
Нижние индексы
в — верхний
д — действительный (необратимый) процесс
кр – критическая
н – нижний
НТК – нормальная температура кипения
о.с – окружающей среды
о — охлаждение
0 — нулевая
m — масса
Верхние индексы
s — адиабатный процесс
T — изотермический процесс
′ — входные параметры
′′ — выходные параметры
∗Прописная буква — абсолютное значение; строчная буква — удельное значение.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Авторы учебного пособия ставили перед собой цель — познакомить студентов, обучающихся по
направлению подготовки «Гидравлическая, вакуумная и компрессорная техника», с основами трансформации теплоты и способами повышения эффективности работы компрессорных установок, для
которых чрезвычайно актуальны вопросы энергосбережения.
При проектировании компрессорных установок для холодильной и криогенной техники особенно
важно обеспечить эффективность процессов сжатия и расширения газов, а также теплообмена. Современный подход к рассмотрению эффективности технических систем невозможен без эксергетического
анализа процессов в них.
В пособии используются термины «сжатие» и «расширение» применительно к процессам, происходящим в компрессорных установках, хотя корректнее было бы использовать понятия «повышение
давления» и «понижение давления». Это сделано сознательно во избежание путаницы, поскольку как
в литературе по трансформаторам теплоты и эксергетическому анализу (в частности, в [1, 2]), так и в
литературе по термодинамике используется именно такая терминология.
Во вводной части пособия кратко рассмотрены основные положения теории трансформации теплоты и эксергетического анализа.
В основной части пособия приведены примеры эксергетического анализа различных процессов.
В приложении даны диаграммы, которые используются при решении задач, как представленных в
учебном пособии, так и тех, которые необходимы для выполнения домашних заданий по курсам «Компрессоры и аппараты холодильной техники» и «Компрессоры и аппараты криогенной техники».