Wejdź do Ligi Graczy! - Chłodnictwo i Klimatyzacja

p
ChłOdNICTwO
3 3 3 3 2
2 3 2
2 2
4 1 4 1 1
4 4 1 4 1
Uklad Carnota: Uklad Lorentza: Uklad Ericsona: Uklad Stirlinga: Uklad Joule'a:
- 2 izentropy - 2 izentropy - 2 izobary - 2 izochory - 2 izentropy
- 2 izotermy - 2 politropy - 2 izotermy - 2 izotermy - 2 izobary
Rys. 4. Przebieg procesów w układzie Ciśnienie – Objętość
T
T1 3 2 T1" 2 3 T1 2 3 T1 2 T1' 2
3 T1"
1
T1"
3 1
T2 T2" 1 4 T2"
4 1 4 T2' 4 T2 1 4 T2 T2'
Uklad Carnota Uklad Lorenza Uklad Ericsona Uklad Stirlinga Uklad Joule'a
Rys. 5. Przebieg analizowanych obiegów chłodniczych w układzie Temperatura – Entropia
i ciepła wydalonego przez skraplacz, które będą obszarem poniżej
odpowiednich krzywych ciepła zaabsorbowanego i ciepła
wydalonego, określonym przez równanie:
q = ∫T ds (2)
Trzy pierwsze układy (cykle), których specyfiką jest izotermiczny
proces pochłaniania i wydalania ciepła charakteryzują
się tą samą ilością energii niezbędnej do ich napędu dla osiągniecia
tego samego efektu chłodniczego, co może być wyrażone
poprzez wyliczenie COP. Natomiast cykl Joule’a charakteryzuje
się najniższą, z wyżej wymienionych układów,
wartością COP. Poza tym dla układu Joule’a, bardzo ważny
jest rodzaj zastosowanego czynnika, który jest funkcją izentropowego
wykładnika potęgi. Dla orientacji, podaje poniżej
wzory na obliczenie COP dla wyżej wymienionych czterech
cykli chłodniczych:
Carnot: COP = T 2/(T 1 – T 2) (3)
Lorenz: COP = (T’ 2 – T” 2)/[(T’ 1 – T’ 1) – (T’ 2 – T” 2) (4)
Ericson: COP = T 2/(T 1 – T 2) (5)
Stirling: COP = T 2/(T 1 – T 2) (6)
Joule: COP = 1/(p 1/p 2) x/(x-1) – 1 (7)
Celem lepszego zrozumienia procesów zachodzących w wyżej
wymienionych układach, podam krótkie definicje. Pozwoli
to nam w dalszej części naszych rozważań, na baczniejsze
zwrócenie uwagi na procesy zachodzące w naszym rzeczywistym
systemie.
Izentropa – ciepło przemiany izentropowej jest równe
zeru (d q = d i – v dp = 0), a entropia nie ulega zmianie: ΔS
= 0 lub (T 2/T 1) = (V 1/V 2) k-1, gdzie k = c p/c v; c v – ciepło
właściwe przy stałej objętości; c p – ciepło właściwe przy
stałym ciśnieniu.
Izoterma – przemiana przebiega przy stałej temperaturze,
T = constans, a zmianę entropii wylicza się z wzoru: S 2 – S 1
= q T/T = R ln V 2/V 1 = R ln P 1/P 2.
Politropa – przebiega wg równania PV n = constans
a n = constans; możemy również napisać: P 2/P 1 =
(V 1/V 2) n.
Izobara – przemiana przebiega przy stałym ciśnieniu,
P = constans, możemy również napisać: V 2/V 1 =
T 2/T 1. Można powiedzieć, że objętość właściwa gazu
jest wprost proporcjonalna do temperatury bezwzględnej,
a zmianę entropi wylicza się z zależności: S 2 – S 1 =
c p ln T 2/T 1 = c p lnV 2/V 1
Izochora – jest przemianą przebiegającą przy stałej objętości,
V = constans, możemy również zapisać, że P 2/P 1 =
T 2/T 1, a zmianę entropii określa wyrażenie: S 2 – S 1 = c v ln
T 2/T 1 = c v ln P 2/P 1
Bardzo ważne jest skoncentrowanie się w projekcie, nie na teoretycznym
wyliczeniu współczynnika sprawności COP, ale na skonstruowaniu
układu chłodniczego, którego rzeczywiste COP będzie
jak najbardziej zbliżone do COP układu z możliwie najwyższą
wartością sprawności, czyli do η = 0,35. Z praktycznego punktu
widzenia jest to najwyższą sprawność energetyczna możliwa
do osiągniecia.
74 9/2012
S
v