БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ХО)

В. А. Гоголин.

Холоди'льные ци'клы,обратные круговые термодинамические процессы, в результате которых теплота переходит от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой за счёт затраты работы. Х. ц. используются в холодильных машинах, холодильно-газовых машинах. Практически наиболее широко применяются Х. ц., основанные на испарении жидкости, использовании Джоуля — Томсона эффекта, расширении рабочего тела в детандере. С помощью этих Х. ц. можно получать низкие температуры, вплоть до ~ 0,3 К. Одним из наиболее энергетически выгодных (см. Холодильный коэффициент ) является обратный Карно цикл. К нему приближается цикл идеальной парокомпрессионной холодильной машины, представленный на рис . Цикл состоит из двух адиабатических процессов ( 1—2, 3—4 ) и двух изотермических процессов ( 4—1, 2—3 ) . В этом цикле в испарителе холодильной машины происходит кипение хладагента (линия 4—1 ) при температуре T o и давлении p k за счёт теплоты охлаждаемой среды. Испарившийся хладагент отсасывается компрессором, адиабатически ( энтропия S-const) сжимается в нём до давления p k и температуры T k (линия 1 — 2 ) и подаётся в конденсатор, где происходит его конденсация (линия 2—3 ) при неизменных давлении и температуре. Отвод теплоты конденсации осуществляется охлаждающей жидкостью или воздухом. Полученный жидкий хладагент возвращается в испаритель через расширительный цилиндр — детандер, в котором происходит адиабатическое понижение давления и температуры (линия 3—4 ) до исходных значений ( p 0 и T 0 ) . Процесс сопровождается частичным испарением хладагента. В реальной парокомпрессионной холодильной машине, в отличие от идеальной, Х. ц. идёт с перегревом паров при сжатии в компрессоре, кроме того, вместо детандера здесь имеется регулирующий вентиль, и поэтому процесс расширения хладагента не адиабатический, а изоэнтальпийный. Всё это приводит к снижению значения холодильного коэффициента. Для повышения энергетической эффективности в реальных холодильных машинах применяются усложнённые Х. ц. В области умеренных температур охлаждения при одноступенчатом сжатии хладагента используют циклы с регенеративным теплообменом. Для достижения температур ниже —30 °С в парокомпрессионных холодильных машинах обычно применяют многоступенчатые, каскадные и др. Х. ц. Холод получают также с помощью Х. ц., в которых в процессе их осуществления не происходит фазовых превращений (испарение, конденсация) хладагента. В воздушно-расширительных холодильных машинах используется Х. ц., состоящий из двух адиабат и двух изобар. В этом цикле хладагент (воздух) засасывается из охлаждаемого помещения компрессором, адиабатически сжимается в нём и далее, пройдя охладитель, адиабатически расширяется в детандере и с температурой —70 °С и ниже поступает в охлаждаемое помещение, после чего цикл повторяется. Энергетически более выгодным является регенеративный Х. ц., состоящий из двух изотермических и двух изохорных процессов (обратный цикл Стирлинга); используется в холодильно-газовых машинах типа «Филипс» и позволяет получать криогенные температуры.

Лит.: Справочник по физико-техническим основам криогеники, 2 изд., М., 1973.

В. А. Гоголин.

Холодильный цикл идеальной парокомпрессионной машины: r — давление; i — энтальпия.

Холоди'льный аге'нт,хладагент, рабочее вещество холодильной машины, которое при кипении или в процессе расширения отнимает теплоту от охлаждаемого объекта и затем после сжатия передаёт её охлаждающей среде (воде, воздуху и т. п.). К Х. а. предъявляется ряд требований: они должны иметь низкую температуру кипения при давлениях выше атмосферного (во избежание подсоса воздуха), умеренные давление и температуру конденсации, низкую температуру затвердевания и высокую критическую температуру, большую теплоту парообразования при малых удельных объёмах паров, малую теплоёмкость и высокую теплопроводность. Кроме того, желательно, чтобы Х. а. были взрывобезопасными, нетоксичными, негорючими, нейтральными к конструкционным материалам, инертными к смазке и т. д. В зависимости от температуры кипения при атмосферном давлении Х. а. подразделяют на 3 группы: высокотемпературные (выше —10 °С), умеренные (ниже —10 °С) и низкотемпературные (ниже —50 °С). Основными Х. а. являются аммиак, фреоны (хладоны) и некоторые углеводороды. Аммиак относится к группе умеренных Х. а. Достоинствами аммиака являются его низкая стоимость и высокие теплофизические показатели. К недостаткам относятся токсичность, взрывоопасность. Аммиак также разрушительно воздействует на медь и её сплавы. Фреоны в большинстве случаев безвредны и негорючи; насчитывается свыше 50 различных фреонов и их смесей, применяемых во всех температурных группах. Наиболее распространены фреон-12, фреон-22 (относятся к умеренным Х. а.) и фреон-13 (низкотемпературный Х. а.). Углеводороды (этан, пропан, этилен) имеют низкую температуру замерзания, но взрывоопасны; применяются в крупных и средних холодильных установках в нефтехимической и газовой промышленности. В пароэжекторных и работающих на водном растворе бромистого лития (бромистолитиевых) абсорбционных холодильных машинах Х. а. служит вода. В холодильно-газовых машинах в качестве Х. а. в основном используются такие газы, как гелий, водород, азот, воздух.

Лит.: Богданов С. Н., Иванов О. П., Куприянова А. В., Холодильная техника. Свойства веществ. Справочник, 2 изд., Л., 1976.

В. А. Гоголин.

Холоди'льный агрега'т,конструктивное соединение в единую сборочную единицу всех или части элементов холодильной машины. Х. а. имеет общую раму или общий каркас, а в ряде случаев он монтируется на какой-либо из элементов (узлов), входящих в его состав. Этот элемент (обычно один из теплообменных аппаратов) должен иметь достаточную массу и габариты для возможности крепления к нему остальных входящих в состав агрегата сборочных узлов. Сборка Х. а. производится в заводских условиях. Это обеспечивает значительное повышение качества сборки, герметизации, очистки и осушки сравнительно с монтажом разрозненного холодильного оборудования на объекте эксплуатации. Х. а. поставляются заполненными холодильным агентом или инертным газом (азот), а содержащие компрессор — и смазочным маслом. Монтаж агрегата сводится к установке на фундаменте (если он требуется) и присоединению к коммуникациям теплоносителя, воды и электроэнергии. К Х. а. предъявляются требования: компактности и отсутствия выступающих за габариты деталей, неудобных для упаковки, удобства демонтажа и ремонта сборочных элементов, сведения к минимуму протяжённость трубопроводов и арматуры, по возможности одностороннее обслуживание. На сторону обслуживания выносятся щиты управления, контрольно-измерительные приборы, приборы автоматики. Агрегатируют все типы холодильных машин: парокомпрессионные, абсорбционные, пароэжекторные, воздушные. Пример высшей степени агрегатирования — холодильники домашние и кондиционеры.