|
Фазовые переходы веществ. Каждое вещество в
зависимости от внешних условий - температуры и давления, может находится
в твердом, жидком или газообразном состоянии. При подводе или отводе
тепла меняется форма связи между молекулами, вызывая тем самым изменение
вещества. так происходит фазовый переход от одного состояния вещества к
другому. Для получения холода используют используют фазовые переходы с
поглощением тепла из окружающей среды. К таким процессам относятся
плавление, кипение, конденсация.
Плавление.
Процесс перехода вещества из кристаллического состояния в жидкое с
поглощением теплоты называют плавлением (например, при нагревании
льда(замерзшей воды) его температура поднимается до НОЛЯ градусов,
дальнейшее нагревание ведет к плавлению). Температура плавления зависит
от внешних условий (таких как давление) и от вида тела. Для каждого тела
существует своя постоянная температура плавления. Для водного льда
при атмосферном давлении она составляет НОЛЬ градусов. Этот способ и
применили на практике в первых системах охлаждения воздуха.
Испарение.
Процесс парообразования, происходящий со свободной поверхности жидкости
при различных температурах, называют испарением. Данный процесс
используют при охлаждении воды используемой в технических процессах
(градирни). При атмосферном давлении и температуре НОЛЬ градусов скрытая
теплота испарения воды составляет 2509кДж/кг.
Кипение.
Процесс интенсивного парообразования, происходящий по всему объему
жидкости в результате поглощения теплоты окружающей среды, называют
кипением. При постоянном давлении температура кипения определенного
вещества постоянна. В замкнутом объеме зависит от давления паров над
жидкостью. Уменьшение давления приводит к снижению температуры жидкости,
вплоть до ее замерзания. Процесс кипения жидкости при перепаде давления
используется в парокомпрессионных холодильных машинах, где кипит
хладагент. Место кипения жидкости называется испарителем.
Испаритель охлаждается и охлаждает проходящий через него воздух. а
жидкость переходит в парообразное состояние.
Конденсация.
процесс перехода насыщенного пара в жидкости, сопровождающийся
отводом выделяемой теплоты, называют конденсацией. температура
конденсации зависит от давления. Этот процесс используется в
парокомпрессионных холодильных машинах. место конденсации называется
конденсатор. В нем хладагент переходит из газообразного
состояния в жидкое при выделении тепла в атмосферу.
Охлаждение
дросселированием. Одним из основных процессов, применяемых для
получения умеренно низких и низких температур в парокомпрессионных
холодильных машинах, является дросселирование, заключающееся в снижении
давления и температуры при прохождении через суженное отверстие. в этом
процессе не совершается работа и теплообмен с окружающей средой, т.е.
энтальпия остается постоянной. В суженном сечении скорость потока
возрастает, внутренняя энергия расходуется на преодоление трения между
молекулами, что приводит к испарению части жидкости и снижению
температуры потока.
В
холодильниках, которые устанавливаются в грузовых автомобилях, основным
элементом является термобатарея, работающая на основе эффекта Пельтье.
Этот эффект был открыт в 1839 году. Основан на пропускании постоянного
тока через термоэлемент, состоящий из двух различных проводников. При
этом один из спаев нагревается а другой охлаждается. Поглощенное или
выделенное количество теплоты
Q
пропорционально силе тока I и времени t.
Q=ПIt. где П коэффициент
Пельтье, зависящий от физических свойств применяемых материалов и
температуры спаев. Пример холодильник ХАТЭ-24 УХЛ4. |