Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Холодильные машины. Экологические проблемы использования тепловых машин

Тепловые машины

02.03.2024
1627
0

Холодильные машины

План урока

  • Общая схема работы холодильной машины
  • Холодильный коэффициент

Цели урока

  • знать основные элементы холодильной машины; рабочее вещество, применяемое в холодильниках; понятие «холодильный коэффициент»
  • уметь объяснять, какие процессы происходят в холодильной машине за цикл

Разминка

  • Может ли холодное тело передать энергию горячему?
  • Как зависит температура кипения вещества от давления?
  • Как изменяется температура вещества при его испарении?

Общая схема работы холодильной машины

Вам уже известно, что при испарении уменьшается внутренняя энергия испаряющегося вещества, из-за чего вещество охлаждается. Именно на этом явлении основан механизм работы холодильных машин.
 

Для работы любого холодильника необходимо легкоиспаряющееся рабочее вещество — хладагент. Для этих целей используются аммиак и фреон. 

 

Оба вещества имеют низку температуру кипения и большую удельную теплоту парообразования: у фреона температура кипения tкип = −30 °С, удельная теплота парообразования L = 170 кДж/кг; у аммиака tкип = −33 °С, L = 1 400 кДж/кг.
 

Аммиак обычно используется в промышленных холодильниках, так как он представляет собой ядовитый газ и его нельзя использовать для производства домашних холодильников.


В бытовых холодильниках применяется фреон — газ на основе этана, фтора и хлора.

Рис. 1 Схема работы холодильника

На рисунке 1 приведена упрощённая схема бытового холодильника.

 

Главный элемент холодильной машины — это компрессор, в котором происходит сжатие фреона при пониженном давлении. Вспомним, что температура кипения вещества зависит от внешнего давления: чем ниже давление, тем ниже температура кипения.

При сжатии в конденсаторе фреон разогревается до температуры порядка 100 °С. Сжатый фреон, находящийся в газообразном состоянии, поступает в конденсатор (радиатор), который находится на задней стенке холодильника. 

 

Так как окружающий воздух имеет более низкую температуру, между радиатором и воздухом начинается теплообмен: фреон охлаждается, выделяя тепло в окружающую среду, которое можно почувствовать, находясь рядом с холодильником.
 

В результате охлаждения фреон конденсируется и, находясь в жидком состоянии через капиллярную трубку поступает в испаритель.
 

Конденсатор поддерживает в испарителе пониженное давление, что способствует закипанию хладагента. В результате активного парообразования температура фреона резко падает. Так как температура холодильной камеры больше температуры хладагента, последний забирает тепло Q1 у содержимого камеры, в результате чего она охлаждается. 

 

Когда весь фреон переходит в газообразное состояние, он возвращается в конденсатор, цикл начинается заново.

Холодильный коэффициент

Для оценки эффективности холодильной машины применяется холодильный коэффициент kх:

 

kх=Q1A,

 

где Q1 [Дж] — тепло, полученное хладагентом за цикл;
A [Дж] — работа, совершённая над хладагентом за цикл.


Холодильным коэффициентом kх называется отношение количества теплоты Q1, отданное охлаждаемым телом хладагенту за цикл, к работе А, которую совершают над рабочим веществом за цикл:

 

kх=Q1A.


Чтобы работа холодильника была циклична, внутренняя энергия рабочего вещества в начале и в конце цикла должна оставаться неизменной. Это значит, насколько внутренняя энергия хладагента увеличивается в процессе получения тепла Q1 и совершения работы А над ним, настолько же она должна уменьшиться при отдаче тепла Q2 окружающей среде:

 

Q2 = Q1 + A.

 

Выразив А из этой формулы и подставив в формулу выше, получим ещё одно выражение для нахождения холодильного коэффициента:

 

kх=Q1Q2 - Q1.

 

Итоги

 

  • Работа холодильной машины основана на явлении охлаждения вещества при его испарении.
  • Основные элементы холодиной машины: компрессор, конденсатор, испаритель, капиллярная трубка.
  • Холодильным коэффициентом kх называется отношение количества теплоты Q1, отданное охлаждаемым телом хладагенту за цикл, к работе А, которую совершают над рабочим веществом за цикл: kх=Q1A=Q1Q2 - Q1.


Контрольные вопросы

 

1. Что такое хладагент, для чего его применяют?
2. Используя рисунок 1, объясните, какие процессы происходят в холодильнике за один цикл.
3. Каким параметром характеризуется эффективность холодильника?


Предыдущий урок
Тепловые машины. Поршневые двигатели внутреннего сгорания. Паровые и газовые турбины. Турбореактивные двигатели и реактивные двигатели ракет
Тепловые машины
Следующий урок
Опыты Фарадея. Электромагнитная индукция
Магнитное поле
Урок подготовил(а)
teacher
Андрей Михайлович
Учитель физики
Опыт работы: 12 лет
Поделиться:
  • Сумма и разность дробей

    Алгебра

  • Noun suffixes. Суффиксы существительных

    Английский язык

  • Влияние искусства на развитие личности и общества

    Обществознание

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке