Chlazení v parním kompresním cyklu
Termín chlazení, jako součást budovy, ventilačních systémů a kondicionování, obecně označuje systém stlačování páry, když se chemická látka střídavě mění z kapaliny na plyn (odpařování, čímž absorbuje teplo a zajišťuje chladicí účinek) a plyn z kapalina (kondenzát, čímž uvolňuje teplo). Tento cyklus se ve skutečnosti skládá ze čtyř kroků:
- Komprese: Nízkotlaké plynové chladivo je stlačeno, čímž se zvyšuje jeho tlak na spotřebovanou mechanickou energii. Spolu se zvýšeným tlakem dochází k odpovídajícímu zvýšení teploty.
- Kondenzace: vysokotlaký, vysokoteplotní plyn chlazený vnějším vzduchem nebo vodou, který slouží jako radiátor a kondenzuje na kapalinu pod vysokým tlakem.
- Expanze: vysokotlaká kapalina protéká výstupem expanzního ventilu, čímž snižuje tlak. Malá část kapaliny bliká plynem kvůli snížení tlaku.
- Rychlost odpařování: nízkotlaká kapalina absorbuje teplo ze vzduchu nebo vody a odpařuje se ve formě plynu nebo páry.
Nízkotlaká pára proudí kompresorem a proces se opakuje.
Jak je znázorněno na obr. 1.1, chladicí systém pro kompresi páry se skládá ze čtyř komponent, které splňují čtyři kroky chladicího cyklu. Kompresor zvyšuje tlak původně nízkotlakého chladicího plynu. Kondenzátor tepelný výměník, který chladí vysoký tlak plynu, takže se mění v kapalné fázi. Expanzní ventil řídí poměr tlaku, a tím i spotřebu, mezi vysokotlakými a nízkotlakými oblastmi systému. Výměník tepla výparníku, který ohřívá kapalinu na nízký tlak, což vede ke změně fáze z kapaliny na páru (plyn).
Termodynamicky nejběžnější prezentace základní chlazení cyklus se vyrábí pomocí diagramu tlaková entalpie, jak je znázorněno na obr. 1.2. Linka pro změnu fáze představuje pro každé chladivo podmínky tlaku a tepla (entalpie), při kterých se mění z kapaliny do plynného stavu, a naopak. Proto každý z kroků parní kompresní cyklus lze snadno použít k prokázání skutečných termodynamických procesů, jak je znázorněno na obr. 1.3.
Odstavec 1 jsou podmínky vstupu kompresoru. Stlačení plynu zvyšuje tlak z Pj na P2. Díky tomu kompresor přidává teplo do chladiva, zvyšuje jeho teplotu a mírně zvyšuje jeho tepelný obsah. Odstavec 2 - je stav chladiva opouštějícího přívod kompresoru a kondenzátoru. V kondenzátoru je plyn ochlazován a snižuje ho z entalpie h2 h3.
Odstavec 3 odstavec 4 představuje snížení tlaku, ke kterému dochází během expanze. Díky malému procentu odpařování v důsledku snížení tlaku je také mírně snížena teplota a entalpie zbývající kapaliny. Bod 4 pak představuje stav vstupu do výparník. Odstavec 4 části 1 je zahřívání kapaliny, zvýšení její entalpie h1 h4, dokončení fázového přechodu z kapaliny do plynného stavu v bodě 1.
Chladivo, jehož vlastnosti jsou známy, lze sestavit tlakově-entalpickým diagramem a účinnost cyklu stlačování páry se analyzuje zavedením systémů vysokého a nízkého tlaku. (Všimněte si, že na obr. 1.3 je vhodný cyklus, ale v praxi existuje řada způsobů léčby diktovaných druhým zákonem o neefektivnosti.) ..
|
Chladiče