Jahutusmasin

Artiklid külmutusmasinate kohta

Külmik on soojusmasin, mis töötab vastupidises suunas. Seega võtab soojusmasin soojuse madalatemperatuurilisest piirkonnast ja suunab selle kõrgetemperatuurilisse piirkonda. Selle protsessi toimumiseks peab mootor tegema tööd. Soojus liigub loomulikult aga ainult kõrgetemperatuurilisest piirkonnast madalatemperatuurilisse piirkonda. Soojus ei saa iseseisvalt madalatemperatuurilisest piirkonnast kõrgetemperatuurilisse piirkonda voolata. See on kooskõlas eelnevalt käsitletud Clausiuse väitega. Külmkapis toimuva protsessi puhul saab eelmise Clausiuse väite kirjutada järgmiselt:

Jahutusmasinal (mis töötab tsüklis) on võimatu soojust madala temperatuuriga kohast kõrge temperatuuriga kohta liigutada ilma, et sellega kaasneks töö (Termodünaamika teine ​​seadus – Clausiuse avaldus).

Kaldkirjas tekst on termodünaamika teise seaduse eriväide. See väide kehtib ainult külmutusmasinate kohta. Energia vormi muutmise ja e ülekandmise protsessenergia peal Jahutusmasin näeb välja nagu alloleval skeemil.

Masin teeb tööd (W), et võtta soojust madala temperatuuriga kohast (Q)._L) ja vabastab soojuse kõrge temperatuuriga kohta (Q_H). Energia jäävuse seaduse põhjal võib järeldada, et Q_L + W = Q_H.

Kui soojusmootorite puhul kasutatakse terminit efektiivsus, siis külmutusmootorite puhul terminit jõudluskoefitsient (KK). Külmutusmootori jõudluskoefitsient (KK) on madala temperatuuriga kohast ülekantud soojuse (Q) ja soojuse (KK) suhe._L) koos soojuse ülekandmiseks tehtud tööga (W). Matemaatiliselt saab seda kirjutada järgmiselt:

Kui soovite külmutusmasina jõudluskoefitsienti protsentides väljendada, korrutage see võrrand lihtsalt 100% -ga. Ideaalse külmutusmasina jõudluskoefitsient (külmutusmasina Carnot' jõudluskoefitsient):

Meil on mitu jahutusmasinat, mida me tavaliselt kasutame, sealhulgas külmikud, kliimaseadmed ja soojuspumbad.

Külmkapp

Kondensaator = muundab auru vedelikuks, kompressor = surub kokku. Jahutusmähised asuvad tavaliselt külmkapi sees, kondensaatormähised aga väljaspool külmkappi (külmkapi tagaküljel).

Mähiste sees on faasitasakaaluline vedelik (mis eksisteerib vedelas ja gaasilises olekus). Seda vedelikku nimetatakse külmutusagensiks. Varem kasutati tavaliselt freooni. Tänapäeval freooni enam ei kasutata, kuna selle eraldumine võib kahjustada osoonikihti.

Kompressori mootor (elektriga töötav) imeb sisse külmaainet (auru kujul) ja surub selle adiabaatiliselt kokku. Adiabaatilise kokkusurumise tõttu auru temperatuur tõuseb. Temperatuuri tõustes suureneb ka auru rõhk. Kompressori (kõrge temperatuur) ja kondensaatori (madal temperatuur) vaheline temperatuuride erinevus põhjustab kõrge temperatuuri ja kõrgsurve auru voolamise läbi külmkapi tagaküljel asuvate kondensaatori mähiste.

Auru temperatuur on kõrgem kui ümbritseva õhu temperatuur, seega vabastab aur läbi kondensaatori voolates ümbritsevasse õhku soojust. Kuna kondensaator kondenseerib auru, jahtub see ja muutub vedelikuks. Läbi paisuventiili voolates paisub vedelikuks muutunud külmaaine adiabaatiliselt. Adiabaatilise paisumise tõttu vedelik külmub (selle temperatuur langeb). Külm vedelik voolab külmkapi sees olevates mähistes. Kuna mähistes olev vedelik on külmem kui külmkapis olev õhk, neelab vedelik soojust, kuni külmaaine muutub auruks (vedelik neelab külmkapis soojust). Auruks muutunud külmaaine imeb kompressori mootor sisse ja surutakse adiabaatiliselt kokku. Ja nii edasi… (protsessi korratakse uuesti). Kuna külmkapi sees olev soojus liigub mähistes olevasse vedelikku, muutub külmkapp külmaks.

Kliimaseade

Kuigi seadme disain on erinev, on kliimaseadme põhiline tööpõhimõte sarnane külmkapi omaga. Sel juhul on sisu külmkapp Tuba. Tavaliselt asuvad jahutusmähised siseruumides, kondensaatormähised aga õues. Kondensaatormähiste taga asub ventilaator. Ventilaatori ülesanne on reguleerida õhuringlust ja puhuda kondensaatormähiseid, võimaldades soojusülekannet kondensaatormähiste ja ümbritseva õhu vahel kiiremini toimuda. Seevastu jahutusmähiste taga asub puhur. Selle funktsioon on sarnane ventilaatori omaga. Samal ajal kui ventilaator puhub kondensaatormähiseid väljapoole, suunates soojuse ümbritsevasse õhku, puhur puhub jahutusmähiseid sissepoole, võimaldades jahedal õhul kogu ruumis levida.

Soojuspump

Soojuspumpasid kasutatakse tavaliselt külmades piirkondades. Soojuspumba tööpõhimõte sarnaneb külmkapi omaga. Erinevus seisneb selles, et külmkapp on seade, mida kasutatakse ruumi jahutamiseks, soojuspump aga ruumi kütmiseks. Külmik teeb tööd, et ruumist soojust eemaldada (Q_L) ja viska see toast välja (Q_H), siis võtab soojuspump soojust väljastpoolt ruumi (Q_L) ja viska see tuppa (Q_H). Lisanduv soojus muudab ruumi soojemaks. Suve saabudes saab soojuspumba ümber lülitada kliimaseadmele.