Dzesēšanas iekārta

Raksti par saldēšanas iekārtām

Ledusskapis ir siltumdzinējs, kas darbojas apgrieztā secībā. Tātad siltumdzinējs ņem siltumu no zemas temperatūras apgabala un nodod to augstas temperatūras apgabalam. Lai šis process notiktu, dzinējam ir jāveic darbs. Tomēr siltums dabiski plūst tikai no augstas temperatūras apgabala uz zemas temperatūras apgabalu. Siltums pats par sevi nevar plūst no zemas temperatūras apgabala uz augstas temperatūras apgabalu. Tas atbilst iepriekš apspriestajam Klausiusa apgalvojumam. Procesam, kas notiek ledusskapī, iepriekšējo Klausiusa apgalvojumu var uzrakstīt šādi:

Saldēšanas iekārtai (kas darbojas ciklā) nav iespējams pārvietot siltumu no vietas ar zemu temperatūru uz vietu ar augstu temperatūru, neveicot darbu ( termodinamikas otrais likums – Klausiusa apgalvojums).

Kursīvā rakstītais teksts ir termodinamikas otrā likuma īpašs apgalvojums. Šis apgalvojums attiecas tikai uz saldēšanas iekārtām. Enerģijas formas maiņas un e pārneses processenerģija ieslēgta Dzesēšanas iekārta 1Dzesēšanas iekārta izskatās kā zemāk redzamajā diagrammā.

Mašīna veic darbu (W), lai paņemtu siltumu no zemas temperatūras vietas (Q L ) un atdod siltumu vietai ar augstu temperatūru (Q H ). Pamatojoties uz enerģijas nezūdamības likumu, var secināt, ka Q L + W = Q H.

Ja siltumdzinējos tiek lietots termins efektivitāte, tad saldēšanas iekārtās tiek lietots termins lietderības koeficients (KK). Saldēšanas iekārtas lietderības koeficients (KK) ir attiecība starp siltumu, kas tiek pārnests no zemas temperatūras vietas (Q L ), un darbu (W), kas veikts, lai pārnestu siltumu. Matemātiski to var uzrakstīt šādi:

Dzesēšanas iekārta 2

Ja vēlaties izteikt saldēšanas iekārtas lietderības koeficientu procentos, vienkārši reiziniet šo vienādojumu ar 100%. Ideālas saldēšanas iekārtas lietderības koeficients (saldēšanas iekārtas Karno lietderības koeficients):

Dzesēšanas iekārta 3

Ir vairākas dzesēšanas iekārtas, ko mēs parasti izmantojam, tostarp ledusskapji, gaisa kondicionieri (AC) un siltumsūkņi.

Ledusskapis

Kondensators = pārveido tvaiku šķidrumā, kompresors = saspiež. Dzesēšanas spoles parasti atrodas ledusskapja iekšpusē, savukārt kondensatora spoles atrodas ārpus ledusskapja (ledusskapja aizmugurē).

Spoļu iekšpusē atrodas šķidrums fāzes līdzsvarā (kas pastāv šķidrā un tvaika stāvoklī). Šis šķidrums ir pazīstams kā aukstumaģents. Agrāk visbiežāk izmantotais aukstumaģents bija freons. Mūsdienās freonu vairs neizmanto, jo tā izdalīšanās var bojāt ozona slāni.

Kompresora motors (ko darbina elektrība) iesūc aukstumaģentu (tvaika veidā) un adiabātiski to saspiež. Adiabātiskās saspiešanas dēļ tvaika temperatūra paaugstinās. Pieaugot temperatūrai, palielinās arī tvaika spiediens. Temperatūras starpība starp kompresoru (augsta temperatūra) un kondensatoru (zema temperatūra) izraisa augstas temperatūras un augsta spiediena tvaika plūsmu caur kondensatora spolēm, kas atrodas ledusskapja aizmugurē.

Tvaika temperatūra ir augstāka nekā apkārtējā gaisa temperatūra, tāpēc, plūstot caur kondensatora spoli, tvaiks atbrīvo siltumu apkārtējā gaisā. Tā kā kondensators to kondensē, tvaiks atdziest un pārvēršas šķidrumā. Plūstot caur izplešanās vārstu, šķidrumā pārvērtusies aukstumaģenta adiabātiski izplešas. Adiabātiskās izplešanās dēļ šķidrums atdziest (tā temperatūra samazinās). Aukstais šķidrums plūst ledusskapja spirālēs. Tā kā šķidrums spirālēs ir aukstāks nekā gaiss ledusskapī, šķidrums absorbē siltumu, līdz aukstumaģents pārvēršas tvaikā (šķidrums absorbē siltumu ledusskapī). Kompresora motors iesūc tvaikā pārvērtušos aukstumaģentu un adiabātiski saspiež. Un tā tālāk… (process atkārtojas vēlreiz). Tā kā siltums ledusskapja iekšpusē pārvietojas uz šķidrumu spirālēs, ledusskapis kļūst auksts.

Gaisa kondicionieris (AC)

Lai gan ierīces dizains atšķiras, gaisa kondicioniera pamatdarbības princips ir līdzīgs ledusskapja darbības principam. Šajā gadījumā ledusskapis ir telpa. Parasti dzesēšanas spoles atrodas telpas iekšpusē, bet kondensatora spoles - ārpusē. Aiz kondensatora spolēm atrodas ventilators. Ventilatora uzdevums ir vienkārši regulēt gaisa cirkulāciju un pūst kondensatora spoles, tādējādi paātrinot siltuma pārnesi starp kondensatora spolēm un apkārtējo gaisu. Savukārt aiz dzesēšanas spolēm atrodas pūtējs. Tā funkcija ir līdzīga ventilatoram. Kamēr ventilators pūš kondensatora spoles uz āru, virzot siltumu apkārtējam gaisam, pūtējs pūš dzesēšanas spoles uz iekšu, izplatot vēsu gaisu visā telpā.

Siltumsūknis

Siltumsūkņus parasti izmanto aukstās ziemās. Siltumsūkņa darbības princips ir līdzīgs ledusskapja darbības principam. Atšķirība ir tāda, ka ledusskapis ir ierīce, ko izmanto telpas atdzesēšanai, savukārt siltumsūknis tiek izmantots telpas apsildīšanai. Ledusskapis veic darbu, lai absorbētu siltumu no telpas (QL ) un atbrīvotu to ārā (QH ) , savukārt siltumsūknis absorbē siltumu no ārpuses (QL ) un atbrīvo to telpā (QH ) . Pievienotais siltums sasilda telpu. Iestājoties vasarai, siltumsūkni var pārslēgt uz citu darbību, lai tas darbotos kā gaisa kondicionieris (AC).

Atstājiet komentāru