Холодильная машина

Холодильная машина

Рис. 1. Холодильная машина

Отдельным подвидом тепловых машин являются, так называемые, холодильные машины. Холодильная машина — тепловая машина, работающая по обратному циклу, т.е. круговому циклу, в котором рабочее тело совершает отрицательную работу. Визуализации таких машин условно одинакова (рис. 1).

Классически, холодильная машина состоит нагревательного элемента, рабочего тела и холодильной установки. Каждый из этих элементов может инженерно выглядит как угодно, рабочее тело чаще всего газ. Рабочее тело, совершая работу (\displaystyle A), забирает энергию у холодильника (\displaystyle {{Q}_{2}}) и передаёт её нагревателю (\displaystyle {{Q}_{1}}). Нагревателем в данной системе также может быть окружающее пространство. Примером такой холодильной машины может служить обычных домашний холодильник. Электрический ток совершает работу по охлаждению внутренней камеры холодильника, передавая избыток теплоты на внешний радиатор (ребристая стенка из прутьев на задней стенке холодильника).

Тогда, исходя из закона сохранения энергии:

\displaystyle A+{{Q}_{2}}={{Q}_{1}} (1)

  • где
    • \displaystyle A — внешняя работа над газом,
    • \displaystyle {{Q}_{1}} — теплота, отданная нагревателю,
    • \displaystyle {{Q}_{2}} — теплота, полученная от холодильника.

Аналогом КПД (коэффициента полезного действия) для холодильной установки является холодильный коэффициент. Логика у него точно такая же: отношение полезной работы к затраченной. Полезной теплотой в нашей системе является \displaystyle {{Q}_{2}} (т.к. нам необходимо охладить тело), тратим вы внешнюю работу (\displaystyle A). Тогда:

\displaystyle k=\frac{{{Q}_{2}}}{A}=\frac{{{Q}_{2}}}{{{Q}_{1}}-{{Q}_{2}}} (2)

  • где
    • \displaystyle k — холодильный коэффициент машины.

Вывод: задачи на холодильную машину вводятся именной этой фразой. Единственное соотношение, которое может помочь в решении таких задач, это соотношение (1). Поиск соответствующих энергий чаще всего вопрос первого начала термодинамики и анализа процессов.

Добавить комментарий