Физични принципи на климатика

Основната функция на климатична инсталация - охлаждане на въздуха

Основните функции на климатика - охлаждане и загряване на въздуха вече в помещенията. Това означава, че климатикът не е по принцип произвежда проветряване от улицата или отработения въздух от стаята. За целите на изготвянето и служи като приток вентилационна техника.

Охлаждането се среща в климатици използват компресия охлаждащ цикъл.

точка на кипене

Точката на кипене на течността зависи от налягането на околната среда. Колкото по-ниско налягане, по-ниска точка на кипене.

Например, добре известно е, че водата кипи при температура от 100 ° С. Въпреки това, това се случва само при нормално атмосферно налягане (760 mm Hg. V.). Когато налягането температура на кипене се издига, а когато се понижава (например, високо в планината), вода кипи при температура по-ниска от 100 ° С. Като цяло, когато налягането в 27 mm .rt. Чл. температура на кипене променя с 1С.

Различни течност възпаление при различни температури, дори със същия външен натиск.

Например, течен азот кипи при около -77 ° С, и фреон R-22, който се използва в хладилни - в -40.8S температура (при атмосферно налягане).

топлина на изпарение

След изпаряване на течността абсорбира топлина от околната среда. топлинна обработка с пара, а напротив, се освобождава по време на конденз. Топлината на изпаряване на течности е много висока.

Например, енергията, необходима за изпаряване 1 грам вода при температура 100 ° С са се изисква (539 калории / ж) много повече енергия за загряване на водата от 0 ° С до 100 ° С (100 калории / грам)!

Ако течната фреон поставя в отворен съд (при атмосферно налягане и стайна температура), тя веднага се вари, докато усвояването голямо количество топлина от околната среда.

Това явление се използва в охладителя. Само в нея фреон се превръща в пара в отделна част - изпарител. Тръбите на изпарителя се продухват от въздушния поток. Кипене фреон поглъща топлина от този въздушен поток, охлаждане.

Въпреки това, охладителят не може да бъде само фреон да се изпари, която поглъща топлина. В крайна сметка, ако той произвежда голямо количество пари, и трябва да обобщим всички нови и нови потоци течност непрекъснато. Следователно извършва и обратен процес на кондензация в хладилната машина - превръщане на пара за течност.

Когато течността кондензиране се освобождава топлина, която след това се влива в околната среда. Температурата на кондензация като температурата на кипене зависи от външното налягане. При повишено налягане, може да се получи кондензация при много високи температури.

Например, фреон R-22 започва да кондензира при + 55 ° С, ако 23 е атмосфера под налягане (около 17,500. Мм живачен стълб. V.).

Chiller

фреона на чилър кондензират в специален раздел - кондензатора. Топлината, отделена от кондензацията се отстранява чрез поток от охлаждаща течност или въздух.

Тъй като хладилен машината трябва да работи непрекъснато, изпарителя трябва постоянно да действа течния фреон и в кондензатор - парите. Този процес - цикличен ограничено количество фреон циркулира през охладителя, изпаряване и кондензация.

хладилен агент енталпия

Срещащи се в цикъла на охлаждане охладител е удобно представени графично. Диаграмата показва връзката на налягане и съдържание на топлина (енталпия) на хладилния агент.

Enthalpy - държавна функция, увеличение, при която процесът на постоянно налягане е равно на топлината, получена от системата.

Диаграмата показва кривата на насищане на хладилния агент.

Левият клон на кривата съответства на наситен течността
Дясна страна съответства на наситена пара.
В критичната точка на кривата клонове са свързани, и веществото може да бъде в течно и газообразно състояние.
Във вътрешността на кривата - зоната, съответстваща на смес от пара и течност.
От ляво на кривата (в по-малка енталпия) - преохлажда течност.
В дясно на кривата (в по-голяма енталпия) - прегрята пара.

Теоретична цикъл на охлаждане е малко по-различен от реалния. В действителност, загубата на налягане срещащи се на различни етапи от помпата на охлаждащата течност, намаляване на охлаждане ефективност. Това не се взема под внимание в идеална цикъл

Теоретично цикъл охлаждане

В компресора

Студената наситен хладилен пара влиза в охладителя компресор (точка С1). По време на компресията, налягането и температурата се повишава (точка Г). Енталпия също се увеличава с размер, равен на прогнозния линия С1-D. В диаграмата, сегмент НС1 HD а.

кондензация

В края на хладилния цикъл компресия гореща пара влиза в кондензатора. Тук, при постоянна температура и налягане на кондензация и гореща пара се превръща в гореща течност. Въпреки че температурата е по същество постоянна енталпия намалява при преминаването от фаза и отделената топлина се отстранява от кондензатора. Този процес е показан в диаграма като сегмент паралелно на хоризонталната ос (налягане е постоянно).

Метод хладник охладител се среща в три етапа: отстраняване на прегряване (D-E), кондензацията на (Е-А) и течният Недогряване на водата (А-А-1). D-диаграма част A1 съответства на промяната на енталпията на хладилния агент в кондензатора и мерките, колко топлина се произвежда по време на процеса.

Премахване на прегряване. В този процес, температурата на парата пада до насищане температура. Излишната топлина е отстранена, но се променя състоянието на агрегация не се случи. В този етап се отстранява около 10 - 20% от топлината.
Кондензация. На този етап има промяна на агрегатното състояние на хладилния агент. Температурата, при това е постоянна. В този етап се отстранява около 60 - 80% от топлината.
течност хипотермия. В този процес, течният хладилен агент се охлажда, при което се получава преохлажда течност. Състояние на веществото не се променя.

течност хипотермия на този етап да се подобри ефективността на охладителя. При постоянна мощност понижаване на температурата от една степен подобрява работата на охладителя с 1%.

контрол на потока

Преохлажда течност с параметри на точка А2 се доставя за контрол на охладителя. Това е капилярна тръба или разширителен клапан термостатичен. Контролерът е рязък спад в налягането. Точно зад регулатора започва изпаряване. Параметри на получената смес от пара и течност съответстват точка Б.

В изпарителя

Сместа на пара и течност (точка Б) попадне в изпарителя на устройството за охлаждане, където тя поглъща топлина от околната среда и напълно се превръща в пара (точка С1). Този процес се извършва при постоянна температура, но това увеличава енталпия.

На изхода на изпарителя е малко прегрята пара охладител (сегмент С1-С2) към течните капчици са изпарява напълно. Към това трябва да се увеличи площта на топлообмен повърхност на изпарителя (4-6% за всяка степен на прегряване). Обикновено прегряване е 5-8 градуса, и увеличаване на зоната за пренос на топлина е 20%.

В изпарителя на промени охладител хладилен енталпия на HB-НС2 сума, равна крива изпаряване проекция върху хоризонталната ос.

Цикълът на недвижими охлаждане

Цикълът на недвижими охлаждане е малко по-различен от идеала. Това се дължи на загубата на налягане се срещат в всмукване и изхвърляне на хладилен машината и клапани компресор. Ето защо, картографирането на реалния цикъл на диаграмата и връзката енталпия налягане е малко по-различна.

Поради загубите на налягане на входа на засмукването на компресора трябва да се проведе при налягане под налягането на изпаряване (в сегментната С1-L). Освен това, поради загубите на изхода на компресора налягане трябва да компресира охлаждащ газ при налягане, което е над налягането на кондензация (М-D1). По този начин, на работа се увеличава компресия. Тази компенсация на загубите на налягане в реална охладител намалява ефективността на цикъла.

Също така загубата на налягане в тръбата, има и други отклонения от идеалния цикъл. На първо място, действителното компресиране на хладилния агент в компресора не може да бъде строго адиабатно (без доставка на топлинна енергия и освобождаване от отговорност). Затова работата на компресията е по-висока, отколкото теоретично изчислена. На второ място, в хладилни компресори са механично загуба на енергия, което води до увеличаване на необходимата мощност на електромотора.

Ефективността на охлаждащия цикъл на охладителя

Показани графиката:

С1-L - загуба на налягане в смукателната
М-D1 - загуба на налягане на изхода
HD-HC1 - теоретична промяна в енталпията (съдържание на топлина) на натиск
HD1-HC1 - истинска промяна на енталпията (съдържание на топлина) на натиск
C1D - теоретична компресия
LM - действителната компресия

За да изберете най-доброто от охлаждащия цикъл е необходимо да се направи оценка на тяхната ефективност. Обикновено показател е ефективността на Chiller цикъл или коефициентът на термично (термодинамичен) ефективност.

Коефициентът на температурната ефективност - е:

съотношение на промяната в енталпията на хладилен изпарител (NS-IR) за промяна на енталпията време на компресията (HD-HC).
или: съотношението на охлаждащата мощност и електрическата енергия, консумирана от компресора на охладителя.

Например, ако коефициентът на температурната ефективност на охладител е 2, за всеки консумирана от тази машина кВт произвежда мощност 2 кВт на охлаждане.