प्रशीतन चक्र क्या है और इसे कैसे परिभाषित किया जाता है?

एवलिन मैती मारिन
औद्योगिक अभियंता, भौतिकी में एमएससी और एडीडी

एक प्रशीतन चक्र दोहरावदार थर्मोडायनामिक प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसमें एक पदार्थ को प्रशीतक के रूप में उपयोग किया जाता है यह एक सर्किट के माध्यम से चरणों को बदलता है, और इसका कार्य एक स्थान से दूसरे में गर्मी जारी करने के लिए वातानुकूलित होने के लिए गर्मी को अवशोषित करना है क्षेत्र। प्रशीतन के लिए उपयोग की जाने वाली प्रणालियों में बिजली जैसे अन्य थर्मोडायनामिक चक्रों के विपरीत, उद्देश्य नहीं है बिक्री या खपत के लिए ऊर्जा प्राप्त करना, बल्कि किसी स्थान की थर्मल कंडीशनिंग, उदाहरण के लिए, ए कमरा।

प्रशीतन चक्र के समान एक ऑपरेटिंग योजना के साथ, ताप पंप होते हैं, जो हवा के विपरीत होते हैं वातानुकूलित, वे एक स्थान को गर्म करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, अर्थात बाहरी वातावरण से गर्मी निकालने के लिए इसे वांछित परिसर के अंदर जारी करने के लिए स्थिति।

सैद्धांतिक दृष्टिकोण से, घटकों पर विचार करते हुए प्रशीतन चक्रों का अध्ययन किया जा सकता है सिस्टम के साथ-साथ विभिन्न चरणों को बनाते हैं जिसके माध्यम से रेफ्रिजरेंट विभिन्न राज्यों में जाता है। निम्नलिखित ग्राफ प्रशीतन प्रणालियों के वर्गीकरण को दर्शाता है:

प्रशीतन प्रणाली के प्रकार

एक प्रशीतन चक्र के मूल घटक

दूसरे के अनुसार कानून की ऊष्मप्रवैगिकी, गर्मी का प्रवाह अनायास हमेशा अधिक से अधिक क्षेत्र से होता है तापमान कम तापमान पर, और अन्यथा, प्रशीतन प्रक्रिया को पूरा करने के लिए कुछ उपकरण या तंत्र की आवश्यकता होती है। ऐसा करने के लिए, किसी भी प्रशीतन प्रणाली को कम से कम चार घटकों की आवश्यकता होती है:

• कंप्रेसर: एक उपकरण है जो रेफ्रिजरेंट के वाष्पित होने के बाद उसके दबाव को बढ़ाने के लिए जिम्मेदार होता है। आदर्श परिस्थितियों में, संपीड़न प्रक्रिया निरंतर एन्ट्रॉपी पर होती है, हालांकि व्यवहार में एंट्रॉपी में वृद्धि होती है।

• बाष्पीकरणकर्ता: यह प्रणाली मूल रूप से एक ताप विनिमायक है जिसके माध्यम से प्रशीतक परिचालित होता है वातानुकूलित होने के लिए अंतरिक्ष से गर्मी को अवशोषित करने के लिए और परिणामस्वरूप, मिश्रण की स्थिति में बदल जाता है भाप।

• विस्तार वाल्व: केशिका ट्यूब या विस्तारक भी कहा जाता है। आदर्श विचारों के तहत, यह डिवाइस आइसेंथाल्पिक (पर तापीय धारिता निरंतर), और इसका कार्य मिश्रण क्षेत्र में शीतलक दबाव को कम करना है।

• संघनित्र: यह एक कॉइल द्वारा बनता है जिसके माध्यम से रेफ्रिजरेंट वाष्प अवस्था में, बाष्पीकरणकर्ता की स्थितियों से अधिक दबाव और तापमान पर गुजरता है। कंडेनसर के माध्यम से पारित होने के दौरान, रेफ्रिजरेंट बाहरी वातावरण में गर्मी जारी करता है और तरल बनने तक संघनित होता है। आदर्श रूप से, की प्रक्रिया वाष्पीकरण यह निरंतर दबाव पर होता है, हालांकि वास्तव में दबाव की बूंदें आमतौर पर प्रकट होती हैं।

एक रेफ्रिजरेटर के मूल घटक

प्रदर्शन का गुणांक (COP)

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, एक स्थान (ठंडा) से गर्मी निकालने के लिए और एक चक्रीय प्रक्रिया में सर्द परिवर्तन चरणों को बनाने के लिए, ऐसे उपकरणों की आवश्यकता होती है जो खपत करते हैं ऊर्जा (बिजली या ईंधन), और यह एक लागत का प्रतिनिधित्व करता है, जिसे कम से कम करने की कोशिश की जानी चाहिए, जिससे चक्र के भीतर उनसे अपेक्षित कार्य को अधिकतम किया जा सके।

बिजली चक्रों में, थर्मल या विद्युत प्रदर्शन आमतौर पर चक्र की दक्षता से निर्धारित होता है या इसके घटक, और इस तरह, यह मान हमेशा 0 और 1 के बीच होना चाहिए (प्रतिशत के संदर्भ में, यह 0 और 100 के बीच होगा %). हालांकि, प्रशीतन चक्रों में, सबसे आम है विश्लेषण एक संदर्भ पैरामीटर के रूप में प्रदर्शन के गुणांक का उपयोग करते हुए इसका प्रदर्शन, अंग्रेजी में COP के रूप में इसके संक्षिप्त नाम से संक्षिप्त है (प्रदर्शन का गुणांक), जिसका मूल्य लगभग हमेशा एकता से अधिक होता है, हमेशा सकारात्मक होता है, और इससे निर्धारित होता है निम्नलिखित अभिव्यक्ति:

आदर्श वाष्प संपीड़न प्रशीतन चक्र

प्रशीतन चक्रों के प्रदर्शन के गुणांक को अधिकतम करने के उद्देश्य से, विभिन्न तरीकों को डिजाइन किया गया है, सबसे अधिक इनमें से सबसे सरल वाष्प संपीड़न प्रशीतन है, जो चार अवस्थाओं से बनता है जो अगले में दिखाए गए हैं छवि):

• कंप्रेसर में एक आइसेंट्रोपिक संपीड़न प्रक्रिया (1 - 2 बताती है),

• संघनित्र में एक निरंतर दबाव ताप अस्वीकृति प्रक्रिया (2 - 3 स्थितियाँ),

• विस्तार वाल्व में एक आइसेंथाल्पिक विस्तार प्रक्रिया (3 - 4 बताती है),

• बाष्पीकरणकर्ता में निरंतर दबाव पर एक गर्मी अवशोषण प्रक्रिया (4 - 1 स्थितियाँ)।

निम्नलिखित आरेख एक दिखाता है आरेख तापमान (टी) बनाम एंट्रॉपी (एस) जहां विभिन्न राज्यों के माध्यम से शीतलक गुजरता है के संपीड़न द्वारा प्रशीतन चक्र को पूरा करने के लिए सिस्टम घटकों के माध्यम से इसके पारित होने के दौरान भाप:

क्यू_एल वातानुकूलित स्थान से अवशोषित ऊष्मा है, Q_एच गर्मी बाहर खारिज कर दी गई है और डब्ल्यू_{कंप्यूटर अनुप्रयोग} कंप्रेसर के काम का प्रतिनिधित्व करता है।

जैसा कि वर्णन किया गया है, प्रशीतन चक्र में काम करने वाला तरल पदार्थ रेफ्रिजरेंट है, और बाजार में उनकी एक विस्तृत विविधता है। रेफ्रिजरेंट विकसित हो गए हैं, और वर्तमान में, प्रवृत्ति उन लोगों को चुनने की है जो कम प्रदूषणकारी, गैर-विषाक्त हैं और सिस्टम में स्थापित करने के लिए आवश्यक विशेषताएं हैं।

सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले कुछ प्रकार के रेफ्रिजरेंट

रेफ्रिजरेंट का यह समूह संयुक्त राज्य अमेरिका में उपयोग किए जाने वाले रेफ्रिजरेंट का 90% हिस्सा बनाता है।