logo
КАСАТКИН

Циклы с тепловым насосом

Для получения сжиженных газов (гелия, водорода и др.) применяются также холодиль- ные машины, работающие по принципу низкотемпературного теплового насоса. В машине этого типа (рис. XVII-21) в цилиндре 1 перемещается поршень-вытеснитель 2, длина ко- торого составляет 5/6 длины цилиндра. Противоположные концы цилиндра (полости А и В) соединены через регенератор 3. Давление в обоих полостях цилиндра практически

всегда одинаково, поэтому перемещение поршня-вытесни- теля в цилиндре не связано с совершением работы; есте- ственно, что при этом и сам газ работы не совершает. Рабочий цикл состоит из следующих процессов:

  1. Повышение давления. Поршень-вытес- иитель находится в крайнем нижнем положении. В си- стему через открытый впускной клапан 4 подается газ, сжатый в компрессоре 5. Давление в системе возрастает от pi до рг. В результате адиабатического сжатия в ком- прессоре температура сжатого газа повышается (прибли- зительно до 300° К).

  2. Переход сжатого газа из поло- сти А в полость В. Поршень-вытеснитель пере- мещается из крайнего иижиего положения в верхнее, что сопровождается вытеснением газа из полости А в по- лость В через регенератор, без изменения давления в си- стеме. Газ, направляющийся в полость В цилиндра, охлаждается на насадке регенератора.

  3. Понижение давления и расшире- ние газа. Поршень-вытеснитель находится в крайнем верхнем положении. Впускной клапан закрывается. Вы- пускной клапан 6 открывается, в результате чего давле- ние в системе понижается от рг до pi. Прн расширении газа его температура падает.

  4. Переходгаза нз полости В в по- лость А. Поршень-вытесиитель перемещается из край- него верхнего положения в нижнее, что сопровождается вытеснением газа из полости В в полость А через регене- ратор. Выходящий из полости В холодный газ на пути в регенератор воспринимает тепло от охлаждаемой среды и сам при этом нагревается. Дальнейшее нагревание газа происходит в регенераторе, после чего газ при давлении pi вновь засасывается компрессором. Таким путем из

системы выносится тепло, воспринятое газом от охлаждаемой среды при более низкой температуре. Затем цикл начинается снова.

Отличительной особенностью машин, работающих по принципу теплового насоса, является то, что расширяющийся в иих газ не совершает внешней работы. Поэтому циклы с тепловым насосом менее эффективны, чем циклы с детандером. Преимуществом машин, работающих по принципу теплового насоса, является простота' устройства. Эти машины могут быть выполнены многоступенчатыми, что позволяет получать температуры до 10—

  1. Yandex.RTB R-A-252273-3
    Yandex.RTB R-A-252273-4