Soğutma makinesi

Soğutma Makineleri Hakkında Makaleler

Bir buzdolabı, ters yönde çalışan bir ısı motorudur. Yani, bir ısı motoru düşük sıcaklık bölgesinden ısı alır ve yüksek sıcaklık bölgesine atar. Bu işlemin gerçekleşmesi için motorun iş yapması gerekir. Ancak, ısı doğal olarak sadece yüksek sıcaklık bölgesinden düşük sıcaklık bölgesine akar. Isı, düşük sıcaklık bölgesinden yüksek sıcaklık bölgesine kendi başına akamaz. Bu, daha önce ele alınan Clausius ifadesiyle uyumludur. Bir buzdolabında gerçekleşen işlem için, önceki Clausius ifadesi şu şekilde yazılabilir:

(Döngüsel olarak çalışan) bir soğutma makinesinin, iş yapılmadan düşük sıcaklıktaki bir yerden yüksek sıcaklıktaki bir yere ısıyı taşıması imkansızdır.Termodinamiğin ikinci yasası – Clausius'un açıklaması).

İtalik yazılmış metin, termodinamiğin ikinci yasasının özel bir ifadesidir. Bu ifade yalnızca soğutma makineleri için geçerlidir. Enerjinin biçimini değiştirme ve enerjiyi aktarma süreci...enerji üzerinde Soğutma makinesi aşağıdaki şemadaki gibi görünmektedir.

Makine, düşük sıcaklıktaki bir yerden (Q) ısı almak için iş (W) yapar._L) ve ısıyı yüksek sıcaklıktaki bir yere bırakır (Q_HEnerjinin korunumu ilkesine dayanarak Q'nun şu şekilde olduğu sonucuna varılabilir:_L + W = Q_H.

Isı motorlarında verimlilik terimi kullanılıyorsa, soğutma motorlarında performans katsayısı (KK) terimi kullanılır. Bir soğutma motorunun performans katsayısı (KK), düşük sıcaklıktaki bir yerden (Q) aktarılan ısı ile yüksek sıcaklıktaki bir yerden aktarılan ısı arasındaki orandır._LIsıyı aktarmak için yapılan iş (W) ile birlikte. Matematiksel olarak şu şekilde yazılabilir:

Bir soğutma makinesinin performans katsayısını yüzde olarak ifade etmek istiyorsanız, bu denklemi %100 ile çarpmanız yeterlidir. İdeal bir soğutma makinesinin performans katsayısı (Carnot soğutma makinesi performans katsayısı):

Yaygın olarak kullandığımız çeşitli soğutma cihazları arasında buzdolapları, klimalar (AC) ve ısı pompaları yer almaktadır.

Buzdolabı

Kondenser buharı sıvıya dönüştürür, kompresör ise sıkıştırır. Soğutma bobinleri genellikle buzdolabının içinde, kondenser bobinleri ise buzdolabının dışında (arka tarafında) bulunur.

Bobinlerin içinde faz dengesinde (sıvı ve buhar hallerinde bulunan) bir akışkan bulunur. Bu akışkana soğutucu akışkan denir. Geçmişte yaygın olarak kullanılan soğutucu akışkan freondu. Freon, salınımı ozon tabakasına zarar verebileceği için günümüzde artık kullanılmamaktadır.

Kompresör motoru (elektrikle çalışır) soğutucu akışkanı (buhar halinde) içeri çeker ve adyabatik olarak sıkıştırır. Adyabatik sıkıştırma nedeniyle buharın sıcaklığı artar. Sıcaklık arttıkça buharın basıncı da artar. Kompresör (yüksek sıcaklık) ve kondenser (düşük sıcaklık) arasındaki sıcaklık farkı, yüksek sıcaklık ve yüksek basınçlı buharın buzdolabının arkasında bulunan kondenser bobinlerinden akmasına neden olur.

Buharın sıcaklığı çevredeki havanın sıcaklığından daha yüksektir, bu nedenle kondenser bobininden geçerken buhar çevredeki havaya ısı verir. Kondenser tarafından yoğunlaştırıldığı için buhar soğur ve sıvıya dönüşür. Genleşme valfinden geçerken, sıvıya dönüşen soğutucu akışkan adyabatik olarak genleşir. Adyabatik genleşmenin varlığı, sıvının soğumasına (sıcaklığının düşmesine) neden olur. Soğuk sıvı, buzdolabının içindeki bobinlerin içine akar. Bobinlerdeki sıvı, buzdolabındaki havadan daha soğuk olduğu için, soğutucu akışkan buhara dönüşene kadar sıvı tarafından ısı emilir (sıvı buzdolabında ısı emer). Buhara dönüşen soğutucu akışkan, kompresör motoru tarafından emilir ve adyabatik olarak sıkıştırılır. Ve böylece… (işlem tekrar tekrar tekrarlanır). Buzdolabının içindeki ısı, bobinlerin içindeki sıvıya geçtiği için buzdolabı soğur.

Klima (klima)

Cihazın tasarımı farklı olsa da, klima cihazının temel çalışma prensibi buzdolabınınkine benzer. Bu durumda, içerik Kulkas Bir oda. Tipik olarak, soğutma serpantinleri iç mekanda, kondenser serpantinleri ise dış mekanda bulunur. Kondenser serpantinlerinin arkasında bir fan bulunur. Fanın görevi, hava sirkülasyonunu düzenlemek ve kondenser serpantinlerine üfleyerek, kondenser serpantinleri ile çevredeki hava arasında ısı transferinin daha hızlı gerçekleşmesini sağlamaktır. Tersine, soğutma serpantinlerinin arkasında bir üfleyici bulunur. İşlevi bir fana benzer. Fan kondenser serpantinlerine üfleyerek ısıyı çevredeki havaya yönlendirirken, üfleyici soğutma serpantinlerine üfleyerek soğuk havanın odaya yayılmasını sağlar.

Isı Pompası

Isı pompaları genellikle soğuk bölgelerde kullanılır. Isı pompasının çalışma prensibi buzdolabınınkine benzer. Fark şudur ki, buzdolabı bir odayı soğutmak için kullanılan bir cihazken, ısı pompası bir odayı ısıtmak için kullanılır. Buzdolabı, odadan ısıyı uzaklaştırmak için iş yapar (Q_L) ve onu odanın dışına atın (Q_H), daha sonra ısı pompası odanın dışından ısı alır (Q_L) ve odaya fırlat (Q_HEklenen ısı, odanın daha sıcak olmasına neden olur. Yaz geldiğinde, ısı pompası klima (AC) cihazına dönüştürülebilir.