1. История «холодильного дела» и холодильной промышленности 19
2. Элементы классической и прикладной термодинамики
для анализа холодильных машин и тепловых насосов 30
2.1. Основные понятия блока «энергия» 31
2.1.1. Первый закон термодинамики 31
2.1.2. Второй закон термодинамики 34
2.1.3. Обратимые циклы 38
2.2. Основные понятия блока «вещество» 44
2.3. Блоки «энергия» и «вещество». Эксергетический анализ 49
2.3. Блоки «пространство» и «время».
Термоэкономический анализ и оптимизация 54
2.5. Основные термодинамические процессы
в холодильных машинах и тепловых насосах 62
3. Основы анализа машин, работающих по обратным
термодинамическим циклам 68
3.1. Классификация, основные уравнения 72
3.1.1. Холодильная машина 52
3.1.2. Тепловой насос 73
3.1.3. Теплофикационная машина 75
3.2. Минимальная работа для осуществления обратного
термодинамического цикла 77
3.3. Контрольные вопросы и задания 79
4. Методы получения холода и низких температур 81
4.1. Методы получения холода 81
4.1.1. Без фазовых переходов рабочего вещества 82
4.1.2. С фазовыми переходами рабочего вещества 83
4.2. Методы получения низких температур 86
4.2.1. Расширение с получением внешней работы 86
4.2.2. Расширение без получения внешней работы 87
4.2.3. Химическая реакция 90
4.2.4. Вихревой эффект 91
4.2.5. Термоэлектрический эффект 92
4.2.6. Магнитоэлектрический эффект 94
4.2.7. Улыранизкие температуры 95
4.3. Контрольные вопросы и задания 100
Термодинамический анализ цикла холодильной машины и
теплового насоса 102
5.1. «Метод циклов» 102
5.2. Определение необратимостей 118
5.3. Метод комплексной оценки необратимостей 122
5.4. Энтропийно-цикловой метод термодинамического анализа 124
5.4.1. Холодильная машина 125
5.4.2. Тепловой насос 127
5.5. Эксергетический анализ 128
5.5.1. Эксергетические диаграммы 130
5.5.2. Графический метод эксергетических балансов 133
5.6. Контрольные вопросы и задания 136
Рабочие вещества холодильных машин и тепловых насосов 138
6.1. Однокомпонентные рабочие вещества 143
6.1.1. Термодинамические свойства 143
6.1.2. Теплофизические свойства 150
6Л .3. Химические свойства 151
6.1.4. Экологические свойства 158
6.1.5. Физиологические свойства 164
6.1.6. Конструктивно-эксплуатационные свойства 166
6.2. Смеси однокомпонентных рабочих веществ 177
6.2.1. Концентрация смеси 178
6.2.2. Законы смесей 180
6.2.3. Смесимость и несмесимость 183
6.2.4. Неазеотропные смеси 185
6.2.5. Азеотропные смеси 190
6.2.6. Диаграммы смесей 191
6.3. Смеси «агент-сорбент» 197
6.3.1. Смесь «агент-абсорбент» 197
6.3.1. Смесь «агент-адсорбент» 197
6.4. Промежуточныетепло- и хладоносители 200
6.5. Контрольные вопросы и задания 203
7.1. Вспомогательные элементы,
не влияющие на термодинамический цикл 206
7.1.1. Арматура (вентили) 206
7.1.2. Линейный ресивер 207
7.1.3. Фильтр механической очистки 207
7.1.4. Фильтр-осушитель 208
7.1.5. Маслоотделитель 209
7.2. Вспомогательные элементы, 209
влияющие на термодинамический цикл
7.2.1. Переохладитель 209
7.2.2. Отделитель жидкости 211
7.2.3. Регенеративный теплообменник 215
7.2.4. Экономайзер 219
7.3. Термоэкономический анализ 221
7.4. Контрольные вопросы и задания 221
Компрессоры холодильных машин и тепловых насосов 223
8.1. Теоретический компрессор 224
8.1.1. Работа компрессора и работа сжатия 224
8.1.2. Производительность и мощность компрессора 228
8.1.3. Среднее индикаторное давление 229
8.1.4. Режим максимальной мощности компрессора 229
8.2. Действительный холодильный компрессор 231
8.2.1. Объемные потери 231
8.2.2. Газодинамические потери 232
8.2.3. Тепловые потери 233
8.3. Действительная индикаторная диаграмма 233
8.4. Объемные коэффициенты компрессора 237
8.5. Энергетические коэффициенты компрессора 242
8.6. Классификация и основные характеристики компрессоров 244
8.7. Конструктивное и функциональное описание компрессоров 246
8.7.1. Поршневые компрессоры 246
8.7.2. Ротационные компрессоры 252
8.7.3. Винтовые компрессоры 258
8.7.4. Спиральные компрессоры 266
8.7.5. Турбокомпрессоры 269
8.8. Построение теоретической индикаторной диаграммы компрессора ... 275
8.8.1. Методика 275
8.8.2. Пример 278
8.9. Контрольные вопросы и задания 279
9.1. Основные понятия 282
9.2. Испаритель.. 287
9.2.1. Выбор типа тока 287
9.2.2. Классификация 288
9.3. Конденсатор 290
9.3.1. Выбор типа тока 290
9.3.2. Классификация 293
9.4. Вспомогательный теплообменный аппарат 294
9.5. Теплотехнические расчеты и оптимизация 294
9.5.1. Оптимальное конструирование 294
9.5.2. Оптимизация температурного напора 297
9.5.3. Оптимизация коэффициента теплопередачи 299
9.5.4. Оптимизация плотности теплового потока 306
9.6. Термоэкономическая оптимизация 308
9.6.1. Эвристические правила 309
9.6.2. Термодинамические модели теплообменных аппаратов 311
9.8. Регенеративный теплообменник 315
9.8.1. «Метод циклов» в анализе РТО 316
9.8.2. Системы регенерации тепла 319
9.9. Контрольные вопросы и задания 325
Тепловые расчеты одноступенчатых парокомпрессорных машин 326
10.1. Простейшая машина 327
10.2. Регенеративная машина 331
10.3. Регенеративная машина
с бессальниковым (герметичным) компрессором 333
10.4. Специальные расчеты 334
10.5. Обобщенный алгоритм 335
10.6. Пример выполнения расчета 335
10.7. Контрольные вопросы и задания 338
Двухступенчатое сжатие 340
11.1. Причины перехода к двухступенчатому сжатию 342
11.2. Направления в создании схемных решений
двухступенчатых холодильных машин 345
11.3. Принцип выбора промежуточного давления 347
11.3.1. Энергетическая задача 347
11.3.2. Транспортная задача 349
11.3.3. Задача унификации 349
11.4. Контрольные вопросы и задания 350
Основные схемы двухступенчатых холодильных машин 352
12.1. Двухступенчатая холодильная машина без промежуточного
охлаждения и с однократным дросселированием 353
12.2. Двухступенчатая холодильная машина с неполным
промежуточным охлаждением и однократным дросселированием ... 354
12.3. Двухступенчатая холодильная машина с неполным
промежуточным охлаждением и параллельным дросселированием .. 356
12.4. Двухступенчатая холодильная машина с полным промежуточным
охлаждением и параллельным дросселированием 361
12.5. Двухступенчатая холодильная машина с неполным
промежуточным охлаждением, параллельным дросселированием
и переохлаждением жидкости 363
12.6. Двухступенчатая холодильная машина с полным промежуточным
охлаждением, параллельным дросселированием и
переохлаждением жидкости 367
12.7. Двухступенчатая холодильная машина с неполным
промежуточным охлаждением и последовательным дросселированием 369
12.8. Двухступенчатая холодильная машина с полным промежуточным
охлаждением и последовательным дросселированием 371
12.9. Возможные усложнения схем
двухступенчатых холодильных машин 373
12.10. Тепловые расчеты двухступенчатых холодильных машин 375
12.10.1. Метод и ка р асчета 375
12.10.2. Пример расчета с элементами оптимизации 375
12.11. Контрольные вопросы и задания 380
Специальные схемы двухступенчатых холодильных машин 382
13.1. Цикл Ворхиса 383
13.1.1. Идея цикла. Теоретический компрессор Ворхиса 383
13.1.2. Методика расчета 386
13.1.3. Машина Виндгаузена 390
13.1.4. Двухступенчатая холодильная машина
с винтовым компрессором, работающая по циклу Ворхиса ... 392
13.1.5. Двухступенчатая холодильная машина с герметичным
компрессором, работающая по циклу Ворхиса 393
13.2. Цикл Джимбальвио 394
13.4. Машина Бадылькеса 397
13.5. Контрольные вопросы и задания 398
14. Трехступенчатые холодильные машины 400
14.1. Трехступенчатая холодильная машина
на рабочих веществах HFC- и HCFC-типа 402
14.2. Трехступенчатая холодильная машина на R-717 404
14.3. Трехступенчатая холодильная машина на R-744 406
14.4. Контрольные вопросы и задания 409
15. Каскадные холодильные машины и тепловые насосы 411
15.1. Теоретическая схема и цикл 413
15.2. Основы расчета 414
15.3. Действительный цикли схема 415
15.4. Научные исследования 418
15.5. Контрольные вопросы и задания 424
16. Холодильные машины и тепловые насосы
с циклом в надкритической области 426
16.1. Одноступенчатая холодильная машина 427
16.2. Методы повышения СОР 430
16.2.1. Регенеративный теплообмен 430
16.2.2. Двухступенчатое сжатие 432
16.3. Контрольные вопросы и задания 433
17. Компрессорные холодильные машины и тепловые насосы,
использующие смеси рабочих веществ 434
17.1. Термодинамический анализ машин,
использующих азеотропные смеси 435
17.2. Термодинамический анализ машин,
использующих неазеотропные смеси 438
17.2.1. Простейшая одноступенчатая машина 439
17.2.2. Одноступенчатые регенеративные машины 445
17.2.3. Одноступенчатые машины с разделением влажного пара 450
17.2.4. Одноступенчатые машины для производства холода
на двух температурных уровнях 452
17.2.5.1 Одноступенчатые машины для производства тепла и холода
;на двух температурных уровнях каждого 454
17.2.5. Двухступенчатые машины 458
17.3. Машийы на несмесимых компонентах 467
17.4. Контрольные вопросы и задания 473
18. Воздушные холодильные машины и тепловые насосы 474
18.1. Простейшая машина 476
18.2. Регенеративная машина 479
18.3. Машина, работающая по «вакуумному циклу» 481
18.4. Анализ необратимостей 483
18.4.1. Необратимость в процессе сжатия 483
18.4.2. Необратимость в процессе расширения 484
18.4.3. Необратимость в процессах теплообмена 485
18.4.4. Необратимость, вызванная аэродинамическими
сопротивлениями в теплообменных аппаратах 486
18.4.5. Эффективность действительной воздушной машины 487
18.5. Научные исследования 488
18.5.1. Эксергетический анализ 488
18.5.2. Двухступенчатые воздушные холодильные машины 491
18.5.2. Термоэкономическая оптимизация универсальной машины .. 492
18.6. Вихревая труба 497
18.7. Газовые машины с периодическими процессами 501
18.7.1. Машина Макмагона-Джиффорда 501
18.7.2. Машина «Филипс» 503
18.8. Тепловые расчеты воздушных машин 505
18.8.1. Простейшая машина 506
18.8.2. Регенеративная машина 508
18.8.3. Машина, работающая по «вакуумному» циклу 511
18.9. Контрольные вопросы и задания 513
Основы анализа теплоиспользующих
холодильных машин и тепловых насосов 515
19.1. Машины с приводом от теплового двигателя 516
19.2. Теплоиспользующие машины 520
19.3. Классификация термотрансформаторов 522
19.4. Термодинамическая оптимизация 525
19.5. Элементы термоэкономической оптимизации 532
19.6. Контрольные вопросы и задания 536
Компрессорные теплоиспользующие
холодильные машины и тепловые насосы 537
20.1. «Метод циклов» для машины Чистякова-Плотникова 538
20.2 Развитие схемно-цикловых решений , 542
20.2.1. Регенерация тепла 542
20.2.2. Смеси как рабочее вещество 544
20.3. Агрегат «турбина-компрессор» 546
20.4. Машина Велюмьера 549
20.5. Контрольные вопросы и задания 551
Эжекторные холодильные машины и тепловые насосы 552
21.1. Процессы в эжекторе 555
21.2. Термодинамический анализ эжекторной машины 559
21.2.1. «Метод циклов» 560
21.2.2. Методы повышения эффективности 564
21.3. Пароводяная эжекторная машина 567
21.4. Эжекторные машины на рабочих веществах HFC- и HCFC-типа 569
21.5. Контрольные вопросы и задания 671
Абсорбционные холодильные машины и тепловые насосы 572
22.1. Теоретические основы 573
22.1.1. Принцип действия 573
22.1.2. Построения цикла 575
22.1.3. Основные зависимости 577
22.1.4. Методы условного разделения схемы 580
22.2. Расчет термодинамического цикла 582
22.2.1. Аналитический метод 583
22.2.2. Графический метод 584
22.3. Методы повышения эффективности 585
22.3.1. Регенерация тепла в «основном процессе» 585
22.3.2. Регенерация тепла в «термохимическом компрессоре» 587
22.3.3. Состояния слабого раствора на входе в абсорбер 589
22.3.4. Дефлегмация 591
22.3.5. Ректификация 593
22.3.6. Ректификация-дефлегмация 597
22.4. Расширение зоны дегазации 600
22.4.1. Ступенчатые абсорбция и генерация 602
22.4.2. Материальная регенерация 606
22.4.3. Многоступенчатые машины 608
22.4.4. Гибридные машины 609
22.5. Термодинамический анализ 612
22.5.1. Анализ величины СОР 612
22.5.2. Цикл-образец 614
22.5.3. Эксергетический анализ 616
22.5..3. Термоэкономический анализ 621
22.5.4. Термоэкономическая оптимизация 627
22.6. Пример выполнения теплового расчета 633
22.7. Абсорбционно-диффузионные машины 638
22.8. Контрольные вопросы и задания 645
Адсорбционные холодильные машины и тепловые насосы 647
23.1. Одноступенчатые машины 650
23.2. Каскадные машины 655
23.2. Машины специального назначения 657
23.4. Термодинамический анализ и оптимизация 659
23.5. Контрольные вопросы и задания 663
Теплонасосное теплоснабжения 665
24.1. Термодинамический анализ 668
24.2. Выбор рабочего вещества теплового насоса 677
24.3. Термоэкономический анализ систем теплоснабжения 680
24.3.1. «Базовый вариант» 680
24.3.2. Термоэкономический анализ
при изменении термодинамических характеристик 686
24.3.3. Термоэкономический анализ
при изменении экономических характеристик 689
24.4. Термоэкономический анализ теплового насоса 691