Шта је циклус хлађења и како се дефинише?

Евелин Маитее Марин
Индустријски инжењер, магистар физике, и ЕдД

Циклус хлађења се односи на понављајући термодинамички процес у којем се супстанца користи као расхладно средство он мења фазе кроз струјни круг, а његова функција је да апсорбује топлоту из простора који треба да буде условљен да ослобађа топлоту у другом регион. За разлику од других термодинамичких циклуса као што је снага, у системима који се користе за хлађење, сврха није добијање енергије за продају или потрошњу, већ термичко кондиционирање простора, на пример, а соба.

Са радном шемом сличном оној код расхладних циклуса, постоје топлотне пумпе, које за разлику од ваздуха Кондиционирани, користе се за загревање простора, односно за извлачење топлоте из спољашње средине како би је испустили унутар жељене просторије. стање.

Са теоријске тачке гледишта, циклуси хлађења се могу проучавати с обзиром на компоненте које чине систем као и различите фазе кроз које расхладно средство пролази у различитим стањима. Следећи графикон приказује класификацију расхладних система:

Врсте расхладних система

Основне компоненте расхладног циклуса

Према другом закон од Термодинамика, топлотни ток се јавља спонтано увек из области већег температура на нижој температури, а иначе је потребан неки уређај или механизам за спровођење процеса хлађења. Да бисте то урадили, било који систем за хлађење захтева најмање четири компоненте:

• Компресор: је уређај одговоран за повећање притиска расхладног средства након што оно испари. У идеалним условима, процес компресије је при константној ентропији, иако у пракси долази до повећања ентропије.

• Испаривач: овај систем је у основи измењивач топлоте кроз који циркулише расхладно средство да апсорбује топлоту из простора који се кондиционира и као последица тога смеша прелази у стање од паре.

• Експанзиони вентил: такође се назива капиларна цев или експандер. Под идеалним разматрањима, овај уређај ради изенталпијски (ат енталпија константан), а његова функција је да смањи притисак расхладног средства у зони мешања.

• Кондензатор: формира га калем кроз који расхладно средство пролази у стању паре, при притиску и температури вишим од услова у испаривачу. Током проласка кроз кондензатор, расхладно средство ослобађа топлоту у спољашњу средину и кондензује се док не постане течно. У идеалном случају, процес од кондензација јавља се при константном притиску, иако се у стварности обично манифестују падови притиска.

Основне компоненте фрижидера

Коефицијент учинка (ЦОП)

Као што је већ поменуто, да би се извукла топлота из простора (хлађење) и извршиле фазе промене расхладног средства у цикличном процесу, потребни су уређаји који раде на трошење енергије (електрични или гориво), а то представља трошак, који треба покушати да се минимизира, максимизирајући функцију која се од њих очекује у оквиру циклуса.

У енергетским циклусима, термичке или електричне перформансе се обично одређују из ефикасности циклуса или његове компоненте, и као таква, ова вредност увек треба да се креће између 0 и 1 (у процентима, била би између 0 и 100 %). Међутим, у циклусима хлађења, најчешћи је анализирати његов учинак користећи као референтни параметар коефицијент учинка, скраћено његовом акронимом на енглеском као ЦОП (коефицијент перформанси), чија је вредност скоро увек већа од јединице, увек је позитиван и одређује се из следећи израз:

Идеалан циклус хлађења компресијом паре

У циљу максимизирања коефицијента перформанси расхладних циклуса, дизајниране су различите методе, највише Најједноставнији од њих је парно компресијско хлађење, које формирају четири стања која су приказана у следећем слика):

• Изентропски процес компресије у компресору (стања 1 – 2),

• Процес одбацивања топлоте под константним притиском у кондензатору (стања 2 – 3),

• Изенталпијски процес експанзије у експанзионом вентилу (стања 3 – 4),

• Процес апсорпције топлоте у испаривачу при константном притиску (стања 4 – 1).

Следећа шема показује а дијаграм температуре (Т) у односу на ентропију (с) где су назначена различита стања кроз која расхладно средство пролази током његовог проласка кроз компоненте система да заврши циклус хлађења компресијом од пара:

П_Л је топлота апсорбована из кондиционираног простора, К_х је топлота одбачена споља и В_комп представља рад компресора.

Као што је описано, радни флуид у расхладним циклусима је расхладно средство, а на тржишту постоји велики избор њих. Расхладна средства су еволуирала, а тренутно је тренд да се опредељују за оне који су мање загађујући, нетоксични и који имају карактеристике потребне у систему за уградњу.

Неке од најчешће коришћених врста расхладних средстава

Ова група расхладних средстава чини 90% расхладних средстава која се користе у Сједињеним Државама.