冷凍サイクルとは何ですか? また、それはどのように定義されていますか?

冷凍サイクルとは、物質が冷媒として使用される反復的な熱力学的プロセスを指します。 それは回路を介してフェーズを変更し、その機能は、調整するスペースから熱を吸収して、別のスペースで熱を放出することです。 領域。 電力などの他の熱力学サイクルとは異なり、冷凍に使用されるシステムの目的は 販売または消費するためのエネルギーを取得するのではなく、スペースの温度調整を行います。たとえば、 部屋。

冷凍サイクルに似た動作方式のヒートポンプがあります。 条件付きで、空間を加熱するために使用されます。つまり、外部環境から熱を抽出して、目的の施設内に放出します。 状態。

理論的な観点から、冷凍サイクルは、次のコンポーネントを考慮して研究できます。 システムと、冷媒がさまざまな状態で通過するさまざまな段階を構成します。 次のグラフは、冷凍システムの分類を示しています。

冷凍システムの種類

冷凍サイクルの基本コンポーネント

2番目によると 法 の 熱力学、熱流は常により大きな領域から自発的に発生します 温度 それ以外の場合は、冷却プロセスを実行するために何らかのデバイスまたはメカニズムが必要です。 これを行うには、冷凍システムに少なくとも 4 つのコンポーネントが必要です。

• コンプレッサー: 蒸発した冷媒の圧力を高める装置です。 理想的な条件下では、圧縮プロセスのエントロピーは一定ですが、実際にはエントロピーの増加が発生します。

• 蒸発器: このシステムは基本的に、冷媒が循環する熱交換器です。 調整する空間から熱を吸収し、その結果、混合物は次の状態に変化します。 蒸気。

• 膨張弁: キャピラリー チューブまたはエキスパンダーとも呼ばれます。 理想的な考慮の下では、このデバイスは等エンタルピで動作します (で エンタルピー 一定）、その機能は混合ゾーンの冷媒圧力を下げることです。

• コンデンサー: 蒸発器内の条件よりも高い圧力と温度で、冷媒が蒸気状態で通過するコイルによって形成されます。 凝縮器を通過する間に、冷媒は外部環境に熱を放出し、液体になるまで凝縮します。 理想的には、 結露 それは一定の圧力で発生しますが、実際には圧力低下が通常現れます。

冷蔵庫の基本コンポーネント

成績係数 (COP)

すでに述べたように、空間から熱を抽出し（冷却）、循環プロセスで冷媒を相変化させるには、消費して動作するデバイスが必要です。

エネルギー （電気または 燃料）、これはコストを表し、サイクル内で期待される機能を最大化して、最小化を試みる必要があります。

パワーサイクルでは、熱的または電気的性能は通常、サイクルの効率または そのため、この値は常に 0 から 1 の間の範囲である必要があります (パーセンテージで表すと、0 から 100 の間になります)。 %). ただし、冷凍サイクルで最も一般的なのは 分析する 参照パラメータとして成績係数を使用したその性能。英語では頭字語で COP と略されます。 (成績係数) は、その値がほぼ常に 1 よりも大きく、常に正であり、次の式から決定されます。 次の式:

理想的な蒸気圧縮冷凍サイクル

冷凍サイクルの性能係数を最大化する目的で、さまざまな方法が設計されています。 これらの中で最も単純なものは蒸気圧縮冷凍で、次の図に示す 4 つの状態で形成されます。 画像）：

• コンプレッサーでの等エントロピー圧縮プロセス (状態 1 – 2)、

• 凝縮器での定圧排熱プロセス (状態 2 – 3)、

• 膨張弁での等エンタルピー膨張プロセス (状態 3 – 4)、

• 一定圧力での蒸発器内の熱吸収プロセス (状態 4 – 1)。

次の回路図は、 ダイアグラム 冷媒が通過するさまざまな状態が示されている温度 (T) とエントロピー (s) の関係 の圧縮によって冷凍サイクルを完了するために、システムコンポーネントを通過する際に 蒸気：

Q_L 空調スペースから吸収される熱、Q_時間 は外部に放出される熱であり、W_コンプ コンプレッサーの働きを表しています。

このように冷凍サイクルの作動流体は冷媒であり、多種多様なものが市場に出回っている。 冷媒は進化しており、現在、汚染が少なく、毒性がなく、設置するシステムに必要な特性を備えたものを選択する傾向にあります。

最も一般的に使用されている種類の冷媒の一部

このグループの冷媒は、米国で使用されている冷媒の 90% を占めています。