Ciclo di compressione del vapore: cosa, come, tipi, lavoro, applicazioni e fatti vari:

In questo articolo viene discusso il "Ciclo di compressione del vapore" e vengono riepilogati brevemente anche i fatti relativi al ciclo di compressione del vapore. Il ciclo di compressione del vapore è comunemente usato sia il sistema di refrigerazione.

Nel sistema di refrigerazione che segue il ciclo della termodinamica, trova impiego in un'ampia gamma. L'energia del calore si sta trasformando da un serbatoio freddo e successivamente si trasferisce in un serbatoio caldo. In un ciclo chiuso i fluidi vengono utilizzati e subiscono un processo di compressione, condensazione ed espansione, evaporazione.

Che cos'è il ciclo di compressione del vapore?

Il ciclo di compressione del vapore è utilizzato nell'industria automobilistica e della refrigerazione. La refrigerazione degli alimenti di stoccaggio e della carne nei magazzini, nelle raffinerie di petrolio, negli impianti di lavorazione chimica e molti altri è ampiamente utilizzata.

Il ciclo di compressione del vapore spiega come viene utilizzato un refrigerante liquido che ruota in modo circolare nel sistema e funziona come mezzo. Il refrigerante liquido assorbe il calore da qualsiasi spazio particolare in cui è necessario il raffreddamento e può anche rimuovere il calore da qualsiasi spazio particolare in cui è necessario il riscaldamento per il sistema.

Il ciclo di compressione del vapore avviene a ciclo chiuso. Nel sistema del ciclo di compressione del vapore il fluido che funziona come mezzo è in realtà un vapore. In modo molto veloce il fluido evapora e si trasforma alternativamente tra fase liquida e vapore o condensa all'interno dell'impianto frigorifero.

Diagramma del ciclo di compressione del vapore:

Il ciclo di compressione del vapore il refrigerante liquido cambia il suo stato di fase per due volte. Nella prima fase il refrigerante liquido si trasforma liquido in vapore e nella fase successiva si trasforma vapore in liquido.

Il diagramma del ciclo di compressione del vapore può essere spiegato come aiuto di due diagrammi che sono riportati di seguito,

• Diagramma pressione – volume
• Temperatura – Diagramma di entropia specifico

Diagramma pressione – volume

Temperatura – Diagramma di entropia specifico

Processo del ciclo di compressione del vapore e principio di funzionamento:

Il ciclo di compressione del vapore è un metodo che è più comunemente utilizzato in vari campi perché il suo costo di carica è molto basso e la costruzione del ciclo di compressione del vapore è abbastanza facile da stabilire.

Il processo del ciclo di compressione del vapore nel sistema di refrigerazione funziona in modo inverso Ciclo di Rankine. Il processo del ciclo di compressione del vapore procede in quattro fasi. Sono elencati di seguito,

1. Compressione
2. Condensazione
3. strozzamento
4. Evaporazione

In questa sezione sottostante vengono discussi i quattro passaggi,

Compressione (compressione adiabatica reversibile):

Il refrigerante del ciclo di compressione del vapore a bassa temperatura e pressione si estendeva dall'evaporatore a compressore in cui il refrigerante viene compresso in modo isoentropico. La pressione sale da p₁ superiore₂ e la temperatura sale da T₁ a T₂. Il lavoro totale svolto per kg di refrigerante durante la compressione isoentropica può essere espresso come,

l = h₂ - h₁

Dove,

h₁ = Quantità di entalpia del ciclo di compressione del vapore alla temperatura T₁, nella fase di aspirazione del compressore

h₂ = Quantità di entalpia del ciclo di compressione del vapore alla temperatura T₂, nella fase di scarico del compressore.

Condensazione (rifiuto del calore a pressione costante):

Il refrigerante del ciclo di compressione del vapore viene attraversato da compressore a condensatore ad alta temperatura e pressione. A pressione e temperatura costanti il ​​refrigerante è completamente condensato. Il refrigerante cambia il suo stato da vapore a liquido.

Throttling (Espansione adiabatica reversibile):

Ad alta temperatura e alta pressione il refrigerante del ciclo di compressione del vapore viene espanso attraverso il processo di strozzatura. Quella volta la valvola di espansione rimane a bassa temperatura e pressione. Una piccola quantità di refrigerante liquido evapora con l'aiuto della valvola di espansione e un'enorme quantità di refrigerante liquido viene vaporizzata con l'aiuto dell'evaporatore.

Evaporazione (aggiunta di calore a pressione costante):

La miscela refrigerante di vapore e liquido viene completamente evaporata e si trasforma in refrigerante a vapore. Durante questo processo di evaporazione, il refrigerante assorbe calore latente, il cui stato è freddo. La quantità di L'assorbimento di calore latente da parte del refrigerante nel ciclo del vapore è noto come effetto refrigerante.

Prestazioni del ciclo di compressione del vapore nel sistema di refrigerazione:

Il ciclo di compressione del vapore nel sistema di refrigerazione funziona all'evaporatore secondo la legge dell'equazione energetica a flusso costante,

h₄ + Q_e =h₁ + 0

Q_e =h₁ - h₄

Il ciclo di compressione del vapore nel sistema di refrigerazione funziona al condensatore nella legge dell'equazione energetica a flusso costante,

h₂ + Q_c =h₃ + 0

Q_c =h₃ - h₂

Il ciclo di compressione del vapore nel sistema di refrigerazione funziona alla valvola di espansione nella legge dell'equazione energetica a flusso costante,

h₃ + Q = h₄ + W

Sappiamo che il valore di Q e W è 0

Quindi possiamo scrivere

h₃ =h₄

Le prestazioni del ciclo di compressione del vapore nel sistema di refrigerazione sono,

Uscita/Ingresso = h₁ - h₄/h₂ - h₁

Che cos'è il ciclo di compressione del vapore semplice?

L'aria del ciclo di compressione del vapore semplice viene utilizzata come refrigerante ed evapora a temperatura molto bassa e bassa pressione. L'energia meccanica è necessaria per far funzionare il compressore del sistema.

Il semplice ciclo di compressione del vapore può essere spiegare come il motore termico che funziona al contrario tecnicamente che può essere noto come motore Reverse Carnot. Il semplice ciclo di compressione del vapore trasferisce il calore dal serbatoio a temperatura più bassa a quello a temperatura più alta.

Che cos'è il ciclo di compressione del vapore di un sistema di refrigerazione?

Il ciclo di compressione del vapore di un sistema di refrigerazione è uno dei sistemi di refrigerazione più utilizzati e diffusi tra tutti i sistemi di refrigerazione. Sia per scopi domestici che industriali viene utilizzato il ciclo di compressione del vapore di un sistema di refrigerazione.

Il ciclo di compressione del vapore di un sistema di refrigerazione appartiene al ciclo di refrigerazione che è principalmente di tipo generale e in questo sistema il refrigerante subisce una fase casuale, minima durante un processo. Il ciclo funziona in un sistema chiuso e il refrigerante si muove con un movimento circolare.

Nel ciclo di compressione del vapore NH₃, R – 12, refrigerante R-11 sono usi. Il ciclo di compressione del vapore di un sistema di refrigerazione è costituito da compressore del refrigerante, compressore del liquido, ricevitore di liquido, evaporatore e valvola di espansione che sono noti come valvola di controllo del refrigerante.

Ciclo frigorifero ad assorbimento di vapore:

Il ciclo di refrigerazione ad assorbimento di vapore può funzionare facilmente dove non è disponibile una potenza elevata. La principale differenza tra il ciclo di compressione del vapore e il ciclo di refrigerazione ad assorbimento di vapore è la sostituzione del compressore.

Nel ciclo di refrigerazione ad assorbimento di vapore, l'abbassamento della temperatura del sistema avviene in a sistema chiuso, il refrigerante funziona come mezzo e rimuove il calore indesiderato da qualsiasi spazio particolare del sistema e dopo averlo rimosso trasferisce il calore dove la temperatura è più bassa nel sistema di refrigerazione.

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Nel ciclo frigorifero ad assorbimento di vapore vengono utilizzati generatore, riduttore di pressione, valvola di espansione, pompa del condensatore e assorbitore. L'ammoniaca viene utilizzata nel sistema come refrigerante e la miscela di ammoniaca, bromuro di litio, acqua e acqua viene utilizzata come assorbente.

Ciclo di compressione del vapore ideale:

Il sistema ideale del ciclo di refrigerazione a compressione di vapore all'inizio il refrigerante entra nel compressore come vapore saturo, dopodiché il refrigerante si è raffreddato allo stato liquido di saturo all'interno del condensatore. Quando il processo di strozzamento avviene nell'evaporatore, il vapore e la pressione vengono assorbiti nello spazio frigorifero.

Ciclo di compressione del vapore semplice:

I sistemi del ciclo di refrigerazione del ciclo di compressione del vapore semplice in un primo momento il refrigerante entra nel compressore come vapore a pressione più bassa. Successivamente il refrigerante si è surriscaldato a una pressione più elevata all'interno del condensatore. Quando si verifica il processo di strozzatura, il calore viene rilasciato ed entra nel processo successivo del ciclo.

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Ciclo effettivo di compressione del vapore:

Il ciclo di refrigerazione del ciclo di compressione del vapore effettivo non è lo stesso processo del ciclo di vapore teorico del processo. Nell'effettivo ciclo di compressione del vapore è presente una perdita e vapore inevitabile. Il refrigerante lascia l'evaporatore nello stato di surriscaldamento.

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Ciclo di assorbimento del vapore:

Il ciclo di assorbimento del vapore nel sistema di refrigerazione può essere descritto come refrigerante condensato nel condensatore ed evaporato all'evaporatore. In questo sistema di refrigerazione sono presenti tutti i processi di compressione, condensazione ed evaporazione ad espansione. Come refrigerante bromuro di litio, è possibile utilizzare acqua o ammoniaca.

Applicazioni del ciclo di assorbimento del vapore:

L'applicazione del ciclo di assorbimento del vapore nel sistema di refrigerazione è riportata di seguito,

• Refrigerazione domestica
• Conservazione frigorifera e trasformazione degli alimenti
• Refrigerazione commerciale
• Refrigerazione medica
• Raffreddamento elettronico

Refrigerazione domestica:

 Nelle unità abitative il cibo viene conservato nella refrigerazione domestica.

Conservazione frigorifera e trasformazione degli alimenti:

Per la lavorazione, conservazione e conservazione di prodotti alimentari dall'origine al punto di distribuzione delle distribuzioni all'ingrosso.

Refrigerazione commerciale:

Esposizione e conservazione di alimenti freschi e congelati in un punto vendita.

Refrigerazione medica:

Per mantenere il medicinale alla giusta temperatura viene utilizzata la refrigerazione medica.

Raffreddamento elettronico:

Per il controllo della temperatura in computer di grandi dimensioni, circuito CMOS (Semiconduttore complementare ossido di metallo)viene utilizzato il raffreddamento elettronico.

Principio di funzionamento del ciclo di assorbimento del vapore:

Il principio di funzionamento del ciclo di assorbimento del vapore è riassunto di seguito,

1. All'inizio del processo il vapore proviene dall'evaporatore per poi passare all'assorbitore e il vapore viene assorbito nell'acqua.
2. Durante il processo di assorbimento viene emesso calore latente e calore di miscelazione.
3. Il processo di raffreddamento viene eseguito dall'assorbitore per mantenere la temperatura più bassa nel sistema.
4. La capacità di assorbimento aumenta quando l'assorbitore si trova a una temperatura inferiore.
5. Una forte miscela di acqua di ammoniaca e acqua viene dall'assorbitore e va nella parte superiore dell'analizzatore con l'aiuto della pompa attraverso l'acqua scambiatore di calore.
6. Dal generatore la miscela di aqua falls viene inviata all'analizzatore. Nel generatore è presente una temperatura più elevata per questo motivo l'ammoniaca basso bollente può essere facilmente separata dalla miscela.
7. Il processo di riscaldamento del generatore può essere eseguito con l'aiuto dell'energia solare, dell'energia del vapore o dell'energia elettrica. In questo tempo il vapore di ammoniaca viene sollevato dall'analizzatore.
8. Durante questo processo il vapore umido è diventato vapore secco e inviato al condensatore dal raddrizzatore.
9. L'acqua è separata. Dopo la separazione, l'acqua torna di nuovo al generatore, noto come gocciolamento. Il vapore di ammoniaca anidra va solo al condensatore. L'ammoniaca liquida passa dal condensatore all'evaporatore attraverso la valvola di espansione per continuare il ciclo.
10. Quando la miscela di acqua è calda, diventa più debole e arriva all'evaporatore del sistema attraverso il scambiatore di calore. La debole acqua calda assorbe di nuovo il vapore di ammoniaca e il ciclo rimane ininterrotto.
11. Lo scambiatore di calore dell'acqua riscalda la forte miscela di acqua e passa al generatore in questo processo il calore viene ridotto nei materiali riscaldanti nel generatore.

Processi del ciclo di assorbimento del vapore:

Il processo del ciclo di assorbimento del vapore avviene in quattro fasi.

• Processo di compressione
• Processo di condensazione
• Processo di espansione
• Processo di vaporizzazione

Processo di compressione:

Nella prima fase del ciclo di assorbimento del vapore viene eseguito il processo di compressione. In questo processo il vapore rimane a pressione e temperatura molto basse. Il vapore entra nel compressore quando viene compresso successivamente e isoentropicamente. Dopo questo, sia la temperatura che la pressione sono aumentate.

Processo di condensazione:

Dopo aver completato il processo nel compressore, il vapore entra condensatore. Il vapore viene condensato nell'alta pressione e va al serbatoio ricevitore.

Processo di espansione:

Dopo aver completato il processo, il vapore del condensatore entra nella valvola di espansione dal serbatoio del ricevitore. Il processo di strozzatura avviene in bassa pressione e bassa temperatura.

Processo di vaporizzazione:

Dopo aver completato il processo nella valvola di espansione, il vapore entra nell'evaporatore. Nell'evaporatore il vapore estrae calore e fluido circolante nell'ambiente circostante e a pressione più bassa viene vaporizzato il vapore.

Se senza strozzatura avviene l'espansione allora il livello di temperatura scenderà a bassissima temperatura e subirà calore sensibile, calore latente da raggiungere in particolare allo stadio di evaporazione.

Differenza tra compressione del vapore e ciclo di assorbimento:

La differenza fondamentale tra la compressione del vapore e il ciclo di assorbimento è il coefficiente di prestazione la compressione del vapore è alto e per il ciclo di refrigerazione ad assorbimento di vapore il coefficiente di prestazione è basso.

Di seguito viene fornita brevemente la differenza tra compressione del vapore e ciclo di assorbimento,

Domanda frequente:-

Domanda: Annotare i vantaggi del ciclo di refrigerazione a compressione di vapore.

Soluzione: I vantaggi del ciclo di refrigerazione a compressione di vapore sono elencati di seguito,

1. Il coefficiente di prestazione è troppo alto.
2. La dimensione non è troppo grande per questo motivo l'installazione è facile.
3. Il costo di gestione è basso.
4. La temperatura può essere facilmente gestita con l'aiuto della valvola di espansione di regolazione.
5. evaporatore la taglia non è grande.

Domanda: Annotare gli svantaggi del ciclo di refrigerazione a compressione di vapore.

Soluzione: Gli svantaggi di Ciclo frigorifero a compressione di vapore è elencato di seguito,

1. I refrigeranti che vengono utilizzati sono tossici.
2. Il costo iniziale è alto.
3. È presente una perdita.