냉동 사이클이란 무엇이며 어떻게 정의됩니까?

냉동 사이클은 물질이 냉매로 사용되는 반복적인 열역학적 과정을 의미합니다. 회로를 통해 위상이 바뀌며, 그 기능은 컨디셔닝할 공간에서 열을 흡수하여 다른 공간에서 열을 방출하는 것입니다. 지역. 전력과 같은 다른 열역학 사이클과 달리 냉동에 사용되는 시스템에서는 목적이 아닙니다. 판매 또는 소비를 위해 에너지를 얻는 것이 아니라 공간의 열 조절, 예를 들어 방.

냉동 사이클과 유사한 작동 방식으로 공기와 달리 히트 펌프가 있습니다. 컨디셔닝, 그들은 공간을 가열하는 데 사용됩니다. 즉, 외부 환경에서 열을 추출하여 원하는 건물 내부로 방출합니다. 상태.

이론적인 관점에서 냉동 사이클은 다음과 같은 구성 요소를 고려하여 연구할 수 있습니다. 냉매가 다른 상태에서 통과하는 다양한 단계뿐만 아니라 시스템을 구성합니다. 다음 그래프는 냉동 시스템의 분류를 보여줍니다.

냉동 시스템의 종류

냉동 사이클의 기본 구성 요소

두 번째에 따르면 법 의 열역학, 열 흐름은 항상 더 큰 영역에서 자발적으로 발생합니다. 온도 낮은 온도에서, 그렇지 않으면 냉동 프로세스를 수행하기 위해 일부 장치 또는 메커니즘이 필요합니다. 이를 위해 모든 냉동 시스템에는 최소 4개의 구성 요소가 필요합니다.

• 압축기: 증발한 냉매의 압력을 높이는 장치입니다. 이상적인 조건에서 압축 과정은 일정한 엔트로피이지만 실제로는 엔트로피가 증가합니다.

• 증발기: 이 시스템은 기본적으로 냉매가 순환하는 열교환기입니다. 컨디셔닝할 공간에서 열을 흡수하여 결과적으로 혼합물은 다음과 같은 상태로 변경됩니다. 증기.

• 확장 밸브: 모세관 또는 확장기라고도 합니다. 이상적인 고려 사항에서 이 장치는 isenthalpic(에서 엔탈피 일정), 그 기능은 혼합 구역의 냉매 압력을 낮추는 것입니다.

• 응축기: 증발기의 조건보다 높은 압력과 온도에서 냉매가 증기 상태로 통과하는 코일로 형성됩니다. 응축기를 통과하는 동안 냉매는 외부 환경으로 열을 방출하고 액체가 될 때까지 응축됩니다. 이상적으로는 응축 실제로는 압력 강하가 일반적으로 나타나지만 일정한 압력에서 발생합니다.

냉장고의 기본 구성품

성능 계수(COP)

이미 언급한 바와 같이, 공간(냉각)에서 열을 추출하고 순환 프로세스에서 냉매 변화 단계를 만들기 위해서는 소모적으로 작동하는 장치가 필요합니다. 에너지 (전기 또는 연료), 이는 사이클 내에서 예상되는 기능을 최대화하여 최소화해야 하는 비용을 나타냅니다.

전력 사이클에서 열적 또는 전기적 성능은 일반적으로 사이클의 효율성 또는 따라서 이 값의 범위는 항상 0에서 1 사이여야 합니다(백분율 기준으로 0에서 100 사이여야 함). %). 그러나 냉동 사이클에서 가장 일반적인 것은 분석하다 성능 계수를 참조 매개변수로 사용하는 성능(영어 약어로 COP로 표시됨) (성능 계수)의 값은 거의 항상 1보다 크고 항상 양수이며 다음에서 결정됩니다. 다음 식:

이상적인 증기 압축 냉동 사이클

냉동 사이클의 성능 계수를 최대화하기 위한 목적으로 다양한 방법이 설계되었습니다. 이들 중 가장 간단한 것은 증기 압축 냉동으로 다음 그림에 표시된 네 가지 상태로 형성됩니다. 영상):

• 압축기의 등엔트로피 압축 프로세스(상태 1 – 2),

• 응축기(상태 2 – 3)에서 정압 열 방출 공정,

• 팽창 밸브의 등엔탈피 팽창 과정(상태 3 – 4),

• 일정한 압력에서 증발기의 열 흡수 과정(상태 4 – 1).

다음 도식은 도표 냉매가 통과하는 다양한 상태가 표시되는 온도(T) 대 엔트로피(s) 압축에 의해 냉동 사이클을 완료하기 위해 시스템 구성 요소를 통과하는 동안 증기:

큐_엘 조절된 공간에서 흡수된 열, Q_시간 는 외부로 거부된 열이고 W_비교 압축기의 작업을 나타냅니다.

기술한 바와 같이, 냉동 사이클의 작동 유체는 냉매이며, 시장에는 다양한 종류가 있습니다. 냉매는 발전해 왔으며 현재 추세는 오염이 적고 독성이 없으며 설치할 시스템에 필요한 특성을 가진 냉매를 선택하는 것입니다.

가장 일반적으로 사용되는 냉매 유형 중 일부

이 냉매 그룹은 미국에서 사용되는 냉매의 90%를 차지합니다.