Mașini termice

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 22 iunie 2019; verificările necesită 10 modificări .

Motoarele termice în termodinamică sunt numite motoare termice care funcționează periodic și pompe de căldură (termocompresoare). Chillerele sunt un tip de pompă de căldură . [unu]

Alegerea principiului de funcționare al unui motor termic se bazează pe cerința de continuitate a procesului de lucru și nelimitarea acestuia în timp. Această cerință este incompatibilă cu o schimbare direcționată unilateral a stării unui sistem termodinamic, în care parametrii acestuia se modifică monoton. Singura formă practicabilă de schimbare a sistemului care satisface această cerință este un proces circular sau un ciclu circular care se repetă periodic. Pentru funcționarea unui motor termic, sunt necesare următoarele componente: o sursă de căldură cu un nivel de temperatură mai ridicat , o sursă de căldură cu un nivel de temperatură mai scăzut și un fluid de lucru. $(t_{1})$ $(t_{2})$

Motoarele termice transformă căldura în muncă. La motoarele termice, o sursă cu un nivel de temperatură mai ridicat se numește încălzitor, iar o sursă cu un nivel de temperatură mai scăzut se numește frigider. Necesitatea unui încălzitor și a unui fluid de lucru este de obicei fără îndoială, dar în ceea ce privește frigiderul, ca parte structurală a unui motor termic, acesta poate fi absent. În acest caz, funcția sa este îndeplinită de mediu, de exemplu, în vehicule. În motoarele termice, se utilizează un ciclu direct A , a cărui schemă este prezentată în Fig. 1. Cantitatea de căldură este furnizată de la sursa cu cea mai înaltă temperatură - încălzitorul și este parțial deviată către sursa cu cea mai scăzută temperatură - frigider . $(Q_{1})$ $(t_{1})$ $(Q_{2})$ $(t_{2})$

Munca efectuată de un motor termic, conform primei legi a termodinamicii, este egală cu diferența dintre cantitățile de căldură furnizate și îndepărtate : $(A)$ $(Q_{1})$ $(Q_{2})$

A = Q unu − Q 2 {\displaystyle A=Q_{1}-Q_{2}} $A=Q_{1}-Q_{2}$

Coeficientul de performanță (COP) al unui motor termic este raportul dintre munca efectuată și cantitatea de căldură furnizată din exterior: [2]

η = A Q unu = unu − Q 2 Q unu {\displaystyle \eta ={\dfrac {A}{Q_{1}}}=1-{\dfrac {Q_{2}}{Q_{1}}}} $\eta ={\dfrac {A}{Q_{1}}}=1-{\dfrac {Q_{2}}{Q_{1}}}$

Răcitoarele și pompele de căldură utilizează ciclul invers - B . În acest ciclu, căldura este transferată de la sursa cu cea mai scăzută temperatură la sursa cu cea mai ridicată temperatură (Fig. 1). Pentru a implementa acest proces, munca externă de intrare este cheltuită : $(Q_{2})$ $(t_{2})$ $(t_{1})$ $(A)$

A = Q unu − Q 2 {\displaystyle A=Q_{1}-Q_{2}} $A=Q_{1}-Q_{2}$

Eficiența mașinilor frigorifice este determinată de valoarea coeficientului de refrigerare, egală cu raportul dintre cantitatea de căldură preluată din corpul răcit și munca mecanică efectuată : $(Q_{2})$ $(A)$

ϵ X = Q 2 A {\displaystyle \epsilon _{x}={\dfrac {Q_{2}}{A}}}

\epsilon _{x}={\dfrac {Q_{2}}{A}}

Frigiderul poate fi folosit nu numai pentru racirea diverselor corpuri, ci si pentru incalzirea spatiilor. Într-adevăr, chiar și un frigider obișnuit de uz casnic, în timp ce răcește produsele plasate în el, încălzește simultan aerul din cameră. Principiul de funcționare care stă la baza pompelor de căldură moderne este utilizarea ciclului invers al unui motor termic pentru a pompa căldura din mediu într-o cameră încălzită. Principala diferență dintre o pompă de căldură și o mașină de refrigerare este că cantitatea de căldură este furnizată corpului încălzit, de exemplu, aerului unei încăperi încălzite, iar cantitatea de căldură este luată dintr-un mediu mai puțin încălzit. $Q_1$ $Q_{2}$

Eficiența unei pompe de căldură este caracterizată prin coeficientul de conversie (transformare) sau, așa cum este adesea numit, coeficientul de încălzire , care este definit ca raportul dintre cantitatea de căldură primită de corpul încălzit și munca mecanică cheltuită pentru aceasta. , sau munca curentului electric : $\epsilon _{o}$ $Q_1$ $A$

ϵ o = Q unu A {\displaystyle \epsilon _{o}={\dfrac {Q_{1}}{A}}} $\epsilon _{o}={\dfrac {Q_{1}}{A}}$

Având în vedere că , stabilim o relație între coeficienții de încălzire și răcire ai instalației: $Q_{1}=Q_{2}+A$

ϵ o = ϵ X + unu {\displaystyle \epsilon _{o}=\epsilon _{x}+1} $\epsilon _{o}=\epsilon _{x}+1$

Deoarece cantitatea de căldură îndepărtată din mediu este întotdeauna diferită de zero, eficiența pompei de căldură, în conformitate cu definiția sa, va fi mai mare decât unu. Acest rezultat nu contrazice a doua lege a termodinamicii, care interzice conversia completă a căldurii în muncă, dar nu procesul invers al conversiei complete a căldurii în muncă. Avantajul unei pompe de caldura fata de un incalzitor electric este ca nu doar electricitatea transformata in caldura este folosita pentru incalzirea spatiilor, ci si caldura preluata din mediu. Din acest motiv, eficiența pompelor de căldură poate fi mult mai mare decât a radiatoarelor electrice convenționale. [3] $Q_{2}$

Vezi și

Note

↑ Belokon N.I., 1954 , p. 117.
↑ Savelev I.V., 1989 , p. 300.
↑ Kirillin V.A., 1983 , p. 366.

Echipamente de climatizare și refrigerare
Principii fizice de funcționare	Ciclul de refrigerare cu compresie de vapori Frigider Einstein Elementul Peltier Frigider termoacustic Efectul Vortex Ranque-Hilsch Răcitoare cu jet de abur Răcitoare evaporative Instalatii frigorifice Strângerea eutectic
Termeni	Unitate frigorifică Aer condiționat HVAC Regimul termic al clădirii Umiditate relativă Btu diferenta de temperatura alunecarea temperaturii punct de condensare Umiditate AHU
Tipuri de echipamente frigorifice	Frigider Frigider ( vagon , navă , mașină , container ) Frigider de dizolvare Aparat de facut gheata Geanta frigorifica
Tipuri de valută	Aer condiționat Răcitor prin evaporare Sistem chiller-fancoil Uscător de aer Pompa de caldura Incalzire dinamica aparat de aer conditionat inverter Sisteme cu debit variabil de agent frigorific VRF VRV
Tipuri de echipamente	aparat de aer conditionat auto aer conditionat geam sistem split Sistem multi split aparat de aer conditionat mobil navă frigorifică Unitate de tratare a aerului Vagon frigorific recipient frigorific Mini bar Cufăr răcitor rezervor Răcitor (dispozitiv) camera climatica
Răcitoare	Chiller de compresie răcitor cu absorbție
Tipuri de unități interioare SLE	canalizat Casetă Perete Tavan coloană
Refrigeranti	R-717 (Amoniac) R-40 (clorură de metil) R-600a (izobutan) R-11 R-12 R-134a R-22 R-407C R-410A Lista agenților frigorifici
Componente	Unitate frigorifică Compresor frigorific Compresor cu piston Compresor cu șurub Filtru uscator
Linii de transfer de energie termică	răcire cu lichid etilen glicol Tehnologia cu gheață pompată
Categorii relevante	Ventilare Termodinamica

Literatură

Savelyev I.V. Curs de fizică generală. - Nauka, 1989. - 352 p. — ISBN 5-02-014052-X :5-02-014430-4.
Belokon N. I. Termodinamică. - Gosenergoizdat, 1954. - 417 p.
Kirillin V. A. Termodinamică tehnică. - Energoatomizdat, 1983. - 416 p.