Kühlung des Dampfkompressionszyklus
Der Begriff Kühlung als Teil eines Gebäudes, der Lüftungssysteme und der Klimatisierung bezieht sich im Allgemeinen auf das Dampfkompressionssystem, bei dem eine chemische Substanz abwechselnd von einer Flüssigkeit in ein Gas (Verdampfung, wodurch Wärme absorbiert und für einen Kühleffekt sorgt) und von einem Gas in eine Flüssigkeit (Kondensat, wodurch Wärme abgegeben wird) übergeht. Dieser Zyklus besteht eigentlich aus vier Schritten:
- Kompression: Gaskältemittel mit niedrigem Druck werden komprimiert, wodurch sich der Druck auf die aufzuwendende mechanische Energie erhöht. Mit dem erhöhten Druck kommt es zu einem entsprechenden Temperaturanstieg.
- Kondensation: Hochdruck- und Hochtemperaturgas, das durch Außenluft oder Wasser gekühlt wird, als Kühler dient und unter hohem Druck zu einer Flüssigkeit kondensiert.
- Expansion: Hochdruckflüssigkeit strömt durch den Auslass des Expansionsventils und reduziert dadurch den Druck. Ein kleiner Teil der Flüssigkeit entweicht aufgrund der Druckreduzierung.
- Verdunstungsrate: Eine Flüssigkeit mit niedrigem Druck nimmt die Wärme aus der Luft oder dem Wasser auf und verdampft in Form eines Gases oder Dampfs.
Niederdruckdampf strömt durch den Kompressor und der Vorgang wiederholt sich.
Wie in Abb. 1.1 dargestellt, besteht ein Dampfkompressions-Kühlsystem aus vier Komponenten, die den vier Schritten des Kühlzyklus entsprechen. Kompressor erhöht den Druck des anfänglich niedrigen Kältemittelgases. Kühler Wärmetauscher, der das Gas unter hohem Druck abkühlt, so dass es in die flüssige Phase übergeht. Expansionsventil regelt das Druckverhältnis und damit den Verbrauch zwischen Hoch- und Niederdruckbereichen des Systems. Der Verdampfer-Wärmetauscher, der die Flüssigkeit bei niedrigem Druck erhitzt, was zu einem Phasenwechsel von Flüssigkeit zu Dampf (Gas) führt.
Thermodynamisch ist die häufigste Darstellung von Grundkühlung Der Zyklus wird mithilfe des Druck-Enthalpie-Diagramms hergestellt, wie in Abb. 1.2 dargestellt. Für jedes Kältemittel stellt die Phasenwechsellinie die Druck- und Wärmebedingungen (Enthalpie) dar, bei denen es vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht und umgekehrt. Somit ist jeder der Schritte des Dampfkompressionszyklus lässt sich leicht anwenden, um die realen thermodynamischen Prozesse zu demonstrieren, wie in Abb. 1.3 dargestellt.
Absatz 1 betrifft die Bedingungen des Kompressoreinlasses. Durch die Kompression von Gas steigt der Druck von Pj auf P2. Durch die Arbeit, die der Kompressor bewirkt, wird dem Kältemittel Wärme zugeführt, wodurch seine Temperatur erhöht und sein Wärmegehalt leicht erhöht wird. Absatz 2 – ist der Zustand des Kältemittels, das am Einlass des Kompressors und Kondensators austritt. Im Kondensator wird das Gas abgekühlt, wodurch seine Enthalpie h2 h3 sinkt.
Absatz 3 Absatz 4 stellt einen Druckabbau dar, der bei der Expansion auftritt. Aufgrund des geringen Anteils der Verdunstung aufgrund der Druckreduzierung werden auch Temperatur und Enthalpie der verbleibenden Flüssigkeit leicht verringert. Punkt 4 stellt dann den Zustand des Einlasses dar Verdampfer. Absatz 4 von Teil 1 besteht darin, die Flüssigkeit zu erhitzen, ihre Enthalpie h1 h4 zu erhöhen und den Phasenübergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand am Punkt 1 abzuschließen.
Durch die Einrichtung von Hoch- und Niederdrucksystemen können Kältemittel, deren Eigenschaften bekannt sind, Druck-Enthalpie-Diagramme erstellt und die Effizienz des Dampfkompressionszyklus analysiert werden. (Beachten Sie, dass in Abb. 1.3 der geeignete Zyklus dargestellt ist. In der Praxis gibt es jedoch eine Vielzahl von Behandlungen, die durch das zweite Gesetz der Ineffizienz vorgegeben sind.)
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