Расхладни уређаји

Расхладни уређаји. Богдан Недељковић.

Расхладни уређаји. - Термодинамика се развила из потребе за проучавањем топлотних машина, које у данашње време имају велику примену. - Основна идеја рада топлотне машине јесте да се механички рад добија када топлота преко радног тела прелази са тела више температуре на тело ниже температуре . Сви топлотни мотори се могу поделити на две основне врсте и то су: - мотори са спољашњим сагоревањем (ССС – мотори) - мотори са унутрашњим сагоревањем (СУС – мотори).

Расхладни уређаји. Уређаји за хлађење имају улогу да у хладној комори одржавају нижу температуру од температуре околине. Раде на сличном принципу као топлотни мотори, само што се сви процеси одвијају у супротном смеру. Према другом принципу термодинамике, није могућ спонтани процес при коме би се топлота преносила са хладнијег на топлије тело. Машине за хлађење врше рад и остварују пренос топлоте са хладнијег на топлије тело. Као радно тело обично се користи нека лако испарљива течност (фреон, амонијак...), а рад се добија на рачун електричне енергије..

Расхладни уређаји. Y eqqyel.rx Olföl 0HYed 11 11 heredJ.

Расхладни уређаји. Први принцип термодинамике за један циклус : Q2 - Q1 = -A (спољашња сила врши рад па је зато –А ) . Економичност – ако се већи део топлоте Q2 пренесе из хладњака и ако се за то уложи мањи рад . Коефицијент хлађења је количник топлоте коју радно тело узима од хладњака у једном циклусу и рада који се изврши : k = Q2 /A K= Q2 / Q1 – Q2.

Расхладни уређаји. Топлотни мотори су уређаји у којима се на рачун унутрашње енергије добија механичка енергија. Да би било који топлотни мотор могао да ради, за то му је потребан грејач и хладњак . У свакодневном животу хладњаци су намењени складиштењу лако кварљиву, односно температурно осетљиву храну , на ниским температурама. Уобичајена температура у хладњаку је између +4 °C и +8 °C, а замрзивачи достижу и до -20 °C. Сем за храну и пиће, користе се и за чување лекова, хемикалија и сличних производа. Биохемијски, ниска температура успорава хемијске реакције и биолошке процесе који доводе до разлагања протеина и размножавања микроорганизама опасних по здравље у случају хране, и разлагања хемикалија што их чини неупотребљивим..

Расхладни уређаји. Хладњаци постоје од тридесетих година двадесетог века. Они су као расхладно средство користили гасове амонијак, метил-хлорид и сумпор-диоксид . Након бројних тровања узрокованих цурењем метил-хлорида из хладњака, он је избачен из употребе. Слична ситуација била је и са амонијаком и сумпор-диоксидом..

Расхладни уређаји. Најпростије речено (у свакодневници): Х ладњак представља уређај који уз помоћ расхладног средства одузима топлоту из намирница и предаје је околини ван хладњака. Његови главни делови су компресор, кондензатор, испаривач и термостат. Помоћу њих, темпаратура се спушта са собне на температуру између +4 °C и +8 °C, ако је у питању краткотрајно чување ( фрижидер ), а до -20 °C ако је у питању доготрајно чување ( замрзивач )..

Расхладни уређаји. abstract. BEKO HAS40520 ZAMRZIVAC – Pingvin Studio.

Расхладни уређаји. Машине за хлађење врше хлађење простора, тела или предмета до температура које су ниже од температуре околине. Постигнуте температуре хлађења, у највећем броју случајева је потребно одржавати. У машинама за хлађење се уз уложени рад, топлота преноси са тела ниже температуре на тело више температуре (хлађење). Такви процеси се добијају само левокретним кружним циклусом. Хлађењем се назива процес при коме се од неког тела (хлађени објекат) одводи топлота и предаје неком другом телу (топлотни понор). Умерено хлађење је до температуре од -100 [° C ] Дубоко хлађење је испод температуре од -100 [°].

Расхладни уређаји. Топлота одведена од хлађеног тела се назива топлотом хлађења (J или kJ). Одведена топлота хлађења у јединици времена се назива расхладним учинком (W или kW ). Како се трајно хлађење може обезбедити једино понором бесконачног топлотног капацитета, можемо разликовати два случаја:.

Расхладни уређаји. Први случај. Други случај. Ако је температура хлађеног објекта виша од температуре околине процес се може одвијати спонтано (сам од себе), тј. без утрошка рада и без икаквих промена на телима ван система. Природно хлађење.

Карноов циклус. У пракси се претварање топлоте у механички рад врши у периодичним процесима. Термодинамички систем се периодично враћа у почетно стање. Сваки процес у којем се систем враћа у своје почетно стање назива се кружни или ц иклични процес.Француз Сади Карно је осмислио термодинамички циклус максималне ефикасности. Карноова топлотна машина је теоријски модел идеалне машине која има максималну ефикасност , односно машина која нема губитак енергије. Ефикасност било које термодинамичке машине упоређује се са ефикасношћу Карноове машине..

Карноов циклус. Идеална машина која ради по овом циклусу: - има два резервоара топлоте, један на температури Т1 (грејач), а други на температури Т2 (хладњак) - T1>T2 - радно тело машине је идеалан гас - између клипа и цилиндра нема трења - клип и цилиндар су топлотно изоловани - гас може да прима и предаје топлоту само преко дна ц илиндра. Карноов циклус представља повратни кружни процес који се састоји из две изотерме и две адијабате – изотермско ширење, адијабатско ширење, изотермско сабијање и адијабатско сабијање . Код расхладних уређаја одвија се инверзни Карноов циклус.То значи да се процеси ширења и сабијања гаса одвијају у супротном смеру у односу на циклус у топлотном мотору..

Инверзни Карноов циклус. Tl XnäÄH.aK.

Инверзни Карноов циклус. Гас чије је стање обележено тачком 1 ( p 1 , V1 ) се адијабатски шири до стања обележеног тачком 4.При томе се температура гаса снижава ( t4 < t1 ) се гас изотермски шири до стања 3 ( p3 V3 ) . При томе гас обавља рад и узима количину топлоте од хладњака Q2 . Затим се гас адијабатски сабија до стања 2.Његова температура се повећава. На крају гас се изотермски сабија и прелази у стање 1.При томе он предаје грејачу количину топлоте Q1 .На овом принципу – принцип инверзног Карноовог циклуса заснива се рад свих расхладних уређаја..

Основне компоненте расхладних машина. Компресори су основни елементи оних расхладних машина чији се компензациони процес заснива на утрошку механичког рада. У компресорима се радна материја (расхладни флуид) сабија како би се достигли (и у неопходној мери премашили): температура понора и притисак који влада у размењивачу топлоте са понором . Расхладни компресори могу да се поделе према: - принципу рада - величини расхладног учинка - начину херметизације - броју степенова сабијања - врсти расхладног флуида итд..

Компресори запреминског дејства. Компресори запреминског дејства сабијају усисану пару (односно гас) самњивањем затворене радне запремине у којој се пара налази . Према начину формирања (одн. облику) ови компресори се дела на: - (класичне) клипне компресоре са транслаторним кретањем клипова, - ротационе компресоре - спиралне компресоре (код којих се радне запремине формирају између спрегнутих цилиндричних спиралних површи у захвату, при чему покретна спирала не ротира већ орбитира унутар непокретне спирале)..

Струјни компресори. Код струјних компресора, пораст притиска је резултат: - размене енергије при опструјавању лопатица турбомашине (турбокомпресори ) или мешања са радном паром која са великом брзином долази из млазника (парни ејекторски компресори одн. парни ејектори ). Према величини расхладног учинка компресори се деле на: - мале (до 10 кW), - средње (од 10 до 50 кW) - велике (од 50 до 500 кW и више)..

Кондензатори. Кондензатори парних компресорских расхладних машина су размењивачи топлоте у којима се расхладни флуид кондензује предајући топлоту средству за хлађење кондензатора . У зависности од конструкције кондензатора и прегрејања паре на улазу , у кондензатору се осим зоне кондензације засићене паре , ( понекад) могу уочити и зоне хлађења и кондензације прегрејане паре , као и зона прехлађивања кондензата . Код уобичајених расхладних инсталација кондензатори се хладе ваздухом и/или водом, при чему се код комбинованог хлађења користи ефекат ветрења (исхлапљивања) воде у ваздух (евапоративни)кондензатори ..

Кондензатори. Кондензатори топлотних пумпи намењених грејању, хладе се најчешће водом или ваздухом, док се код специјалних топлотних пумпи кондензатори хладе оним флуидом чијем је загревању топлотна пумпа намењена ..

Испаривачи. Испаривачи парних расхладних машина су размењивачи топлоте у којима се испаравајућем расхладном флуиду доводи топлота и то: - непосредно од хлађеног објекта посредно од секундарног расхладног флуида . Због разноврсне примене расхладних уређаја, постоји и велики број разноликих конструкција испаривача . Класификација (подела) испаривача се обично врши према: - намени (врсти хлађеног објекта) - расхладном флуиду - према конструкцији.

Топлотне пумпе. Топлотне пумпе су расхладни уређаји који раде по левокретном циклусу. Код њих се топлота кондензације (која је код расхладних машина термодинамички бескорисна топлота која се одводи у околину) користи за загревање објекта. Топлота потребна за испаравње расхладног флуида се одузима од околине (која се код расхладне машине одузима од хлађеног простора). Околина (спољни ваздух, подземне и надземне воде или тло) представљају топлотни извор. Једна инсталација са машином која ради по левокретном циклусу, може се користити и у сврху хлађења и у сврху грејања. Оправданост примене топлотних пумпи у сврхе грејања простора је велика. Топлотне пумпе се сматрају обновљивим извором енергије, јер се користи расположива топлота из околине..

Топлотне пумпе. Ефикасност топлотне пумпе изражава се коефицијентом грејања или COP (Coefficient of Performance), који представља однос добијене топлоте и уложеног рада (електричне енергије за погон процесора)..

Извори топлоте топлотних пумпи. За постројење топлотне пумпе од највећег су значаја својства топлотног извора. Постројење за грејање са топлотном пумпом, добро је онолико колико је добар његов топлотни извор. Као нискотемпературски топлотни извори користе се вода (речна,језерска, морска и подземна), ваздух, отпадна топлота, Сунце или сеиспаривач закопава у земљу, при чему тло представља извор топлоте . Да би се осигурао економичан рад топлотне пумпе, за извор топлоте се поставља низ захтева, међу којима су најважнији следећи : - toplotni izvor treba da osigura potrebnu količinu toplote u svakodoba i na što višoj temperaturi , - troškovi za priključenje toplotnog izvora na toplotnu pumpu treba da budu što niži , - energija za transport toplote od izvora do isparivača treba biti št о мања..

Процеси у расхладним постројењима. Процеси у расхладним постројењима Одвођење топлоте од хлађеног објекта је могуће само преко термичког контакта са неком радном материјом ниже температуре. Најважнији процеси који су нашли значајнију примену за постизање ниских температура у пракси су : Експанзија гасова и пара (са одвођењем рада). Највеће снижавање температуре при експанзији од датог почетног до датог крајњег притиска се постиже у случају када је та експанзија адијабатска и квазистатичка (тј. изентропска ). Експанзија без одвођења рада (адијабатско пригушивање) Термоелектрични ефекат (пропуштањем електричне струје кроз спој два различита проводника у погодном смеру може се постићи хлађење тог споја ); Ефекат растварања (расхладне смеше) (при адијабатском мешању две материје, температура раствора може бити и знатно нижа од почетне температуре компонената)..

Фреон. Фрижидери од касних 1800-их до 1929. године користили су токсичне гасове, амонијак ( NH3 ), метил хлорид ( CH3Cl ) и сумпор-диоксид , као расхладна средства. Неколико фаталних несрећа догодило се двадесетих година прошлог века због цурења метилхлорида из фрижидера . Људи су хладњаке почели остављати у двориштима. Три америчке корпорације, Фригидаире, Генерал Моторс и ДуПонт, започеле су заједничке напоре у потрази за мање опасним начином хлађења. 1928. Тхомас Мидглеи, Јр., уз помоћ Цхарлеса Франклина Кеттеринга, изумео је „чудесно једињење“ звано Фреон. Фреон представља неколико различитих хлорофлуороугљеника, или ЦФЦ, који се користе у трговини и индустрији. ЦФЦ су група алифатских органских једињења која садрже елементе угљеник и флуор и, у многим случајевима, друге халогене (посебно хлор) и водоник. Фреони су гасови или течности без боје, мириса, незапаљиви, некорозивни гасови..