Статьи о холодильных машинах
Холодильник — это тепловой двигатель, работающий в обратном направлении. Таким образом, тепловой двигатель забирает тепло из области с низкой температурой и отводит его в область с высокой температурой. Для того чтобы этот процесс произошел, двигатель должен совершить работу. Однако тепло естественным образом перетекает только из области с высокой температурой в область с низкой температурой. Тепло не может перетекать самостоятельно из области с низкой температурой в область с высокой температурой. Это соответствует ранее обсуждавшейся формулировке Клаузиуса. Для процесса, происходящего в холодильнике, предыдущую формулировку Клаузиуса можно записать следующим образом:
Для охлаждающей машины (работающей в цикле) невозможно перемещать тепло из места с низкой температурой в место с высокой температурой без выполнения работы.Второй закон термодинамики (— Утверждение Клаузиуса).
Текст, выделенный курсивом, представляет собой специальную формулировку второго закона термодинамики. Эта формулировка применима только к холодильным машинам. Процесс изменения формы энергии и передачи энергииэнергия на 
Охлаждающая машина выглядит так, как показано на схеме ниже.
Машина совершает работу (Вт), отводя тепло из места с низкой температурой (Q).L) и отдает тепло в место с высокой температурой (Q).HНа основании закона сохранения энергии можно заключить, что QL + Вт = QH.
Если в тепловых двигателях используется термин КПД, то в холодильных двигателях используется термин коэффициент полезного действия (КПД). Коэффициент полезного действия (КПД) холодильного двигателя — это отношение количества теплоты, передаваемой из области с низкой температурой (Q).L) с работой (W), совершаемой для передачи тепла. Математически это можно записать так:
Если вы хотите выразить коэффициент полезного действия холодильной машины в процентах, просто умножьте это уравнение на 100%. Коэффициент полезного действия идеальной холодильной машины (коэффициент Карно):
Существует несколько типов холодильных установок, которые мы обычно используем, включая холодильники, кондиционеры и тепловые насосы.
Холодильник
Конденсатор = преобразует пар в жидкость, компрессор = сжимает. Охлаждающие змеевики обычно расположены внутри холодильника, а конденсаторные змеевики — снаружи (сзади холодильника).
Внутри змеевиков находится жидкость, находящаяся в фазовом равновесии (существующая в жидком и газообразном состояниях). Эта жидкость известна как хладагент. В прошлом обычно использовался фреон. Сегодня фреон больше не используется, поскольку его выбросы могут повредить озоновый слой.
Двигатель компрессора (приводимый в движение электричеством) всасывает хладагент (в парообразном состоянии) и адиабатически сжимает его. В результате адиабатического сжатия температура пара повышается. По мере повышения температуры давление пара также увеличивается. Разница температур между компрессором (высокая температура) и конденсатором (низкая температура) заставляет высокотемпературный пар высокого давления протекать через конденсаторные змеевики, расположенные в задней части холодильника.
Температура пара выше температуры окружающего воздуха, поэтому, проходя через конденсаторный змеевик, пар выделяет тепло в окружающий воздух. Поскольку он конденсируется в конденсаторе, пар охлаждается и превращается в жидкость. Проходя через расширительный клапан, превратившийся в жидкость хладагент адиабатически расширяется. Наличие адиабатического расширения приводит к охлаждению жидкости (понижению её температуры). Холодная жидкость течёт внутри змеевиков холодильника. Поскольку жидкость в змеевиках холоднее воздуха в холодильнике, тепло поглощается жидкостью до тех пор, пока хладагент не превратится в пар (жидкость поглощает тепло в холодильнике). Превратившийся в пар хладагент всасывается двигателем компрессора и адиабатически сжимается. И так далее… (процесс повторяется снова). Поскольку тепло внутри холодильника передаётся жидкости внутри змеевиков, холодильник охлаждается.
Кондиционер (AC)
Хотя конструкция устройства отличается, основной принцип работы кондиционера схож с принципом работы холодильника. В данном случае содержимое кулкас Комната. Обычно охлаждающие змеевики расположены внутри помещения, а конденсаторные — снаружи. За конденсаторными змеевиками находится вентилятор. Задача вентилятора — регулировать циркуляцию воздуха и обдувать конденсаторные змеевики, обеспечивая более быструю передачу тепла между ними и окружающим воздухом. Напротив, за охлаждающими змеевиками находится воздуходувка. Её функция аналогична функции вентилятора. В то время как вентилятор обдувает конденсаторные змеевики наружу, направляя тепло в окружающий воздух, воздуходувка обдувает охлаждающие змеевики внутрь, позволяя прохладному воздуху распространяться по комнате.
Тепловой насос
Тепловые насосы обычно используются в холодных регионах. Принцип работы теплового насоса аналогичен принципу работы холодильника. Разница заключается в том, что холодильник — это устройство, используемое для охлаждения помещения, а тепловой насос — для его обогрева. Холодильник совершает работу по отводу тепла из помещения (Q).L) и выбросить его за пределы комнаты (Q)H), затем тепловой насос забирает тепло извне помещения (Q).L) и бросить его в комнату (Q)HДополнительное тепло приводит к повышению температуры в помещении. С наступлением лета тепловой насос можно переключить в режим кондиционера.
