In questo articolo l'argomento "Ciclo di refrigerazione a compressione di vapore" e i fatti relativi al ciclo di refrigerazione a compressione di vapore riassumeranno brevemente che un concetto chiaro può essere ricavato da esso senza sforzo.
Nel ciclo di refrigerazione a compressione di vapore a refrigerante che sta nel fluido viene utilizzato all'interno di un sistema che rimane chiuso e proposto di andare in quattro metodi come compressione, quindi raffreddamento con condensazione, quindi espansione e infine riscaldamento con evaporazione.
Che cos'è il ciclo di refrigerazione a compressione di vapore?
Negli impianti di condizionamento è comunemente utilizzato il ciclo frigorifero a compressione di vapore. Il fluido che funziona come mezzo nel ciclo di refrigerazione a compressione di vapore si trova allo stato di vapore.
Il ciclo di refrigerazione a compressione di vapore può essere spiegato in questo modo abbassando la temperatura interna di un sistema chiuso rispetto alla temperatura normale e aiuta a respingere la quantità di calore in eccesso dall'area del sistema chiuso e dopo aver eseguito questo processo, infine, trasferire la quantità di calore in eccesso nell'ambiente.
1. condensatore; 2. Valvola di espansione; 3. Evaporatore; 4. Compressore;
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Il ciclo di refrigerazione a compressione del vapore è utilizzato in molti scopi come, per scopi domestici, scopi commerciali, servizi industriali e settore automobilistico.
Nel ciclo di compressione del vapore i refrigeranti comunemente utilizzati sono NH_3, R – 12 e R-11. Nel ciclo di compressione del vapore di un sistema di refrigerazione quali componenti vengono utilizzati sono elencati di seguito,
- Compressore del refrigerante
- Compressore liquido
- Ricevitore liquido
- Valvola evaporatore
Valvola di espansione Queste valvole evaporatore e valvola di espansione sono entrambe chiamate valvole di controllo del refrigerante.
Diagramma del ciclo di refrigerazione a compressione di vapore:
Il ciclo di compressione del vapore contiene refrigerante liquido che funge da mezzo del ciclo di refrigerazione a compressione di vapore. Il refrigerante cambia stato di fase durante il processo per due volte.
Un semplice tipo di diagramma del ciclo di refrigerazione a compressione di vapore, se osserviamo, può trovare i quattro componenti principali.
Sono componenti sono,
Compressore:-
Il refrigerante quando è vapore dichiara che il tempo trasporta una temperatura e una pressione inferiori rispetto a quella normale ed entra nel compressore del ciclo di refrigerazione a compressione di vapore dall'evaporatore del sistema. Dopo essere entrato nell'evaporatore, il vapore è diventato portante una temperatura più elevata e una pressione più elevata. Il vapore refrigerante del sistema che trasporta una temperatura e una pressione più elevate entra nel condensatore con l'aiuto della valvola di scarico.
Condensatore:-
Nel condensatore quando entrano i vapori di refrigerante del sistema che trasporta una temperatura e una pressione più elevate, il vapore del refrigerante si è condensato e si è raffreddato per le batterie sono presenti nel tubo all'interno dell'impianto di condizionamento.
Quando il refrigerante passa attraverso il condensatore, quel calore latente viene emesso nell'ambiente circostante il mezzo di condensazione che si considera come acqua o aria.
Per saperne di più, leggi Separatore di idrociclone
Ricevitore:-
Il refrigerante liquido che è allo stato di fase condensato viene immagazzinato in un contenitore dal condensatore. Il contenitore in cui è immagazzinato il refrigerante liquido è noto come ricevitore. Dopo il passaggio, il refrigerante liquido del condensatore arriva all'evaporatore dalla valvola dell'evaporatore.
Valvola di espansione:-
Un altro nome per la valvola di espansione è valvola a farfalla. La funzione della valvola di espansione è di consentire al refrigerante liquido di passare ad alta temperatura e alta pressione in cui il refrigerante liquido potrebbe ridurne la pressione e la temperatura.
Evaporatore:-
Nell'evaporatore di qualsiasi sistema di raffreddamento contengono tubi o serpentine in cui il refrigerante liquido ha bassa temperatura e bassa pressione. Nell'evaporatore il refrigerante liquido viene evaporato e trasferito in vapore refrigerante dove la temperatura e la pressione sono entrambe basse.
All'inizio del processo il refrigerante liquido cambia il suo stato di fase liquida in vapore e successivamente il refrigerante liquido cambia stato di fase da stato vapore a liquido.
Ciclo frigorifero a compressione di vapore Diagramma TS e PV:
Per qualsiasi sistema di raffreddamento, il processo del ciclo di compressione del vapore può essere determinato con l'aiuto del diagramma Pressione – Volume e del diagramma Temperatura – Entropia specifica.
Diagramma pressione – volume
Temperatura – Diagramma di entropia specifico
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Se osserviamo il diagramma Pressione – Volume e Temperatura – Entropia specifica, possiamo capire che il vapore del refrigerante entra nel compressore in una situazione di saturazione secca. Dopo di che il vapore di refrigerante saturo e secco viene immesso nel compressore del sistema di refrigerazione nel punto 1 in cui il vapore di refrigerazione viene compresso nel processo isoentropico. Ora il refrigerante del vapore va da 1 punto a 2 punti in questo particolare momento la pressione aumenta dalla pressione dell'evaporatore alla pressione del condensatore.
Ora al punto 2 il vapore saturo di refrigerante entra nel condensatore. Nel condensatore il calore viene emesso alla pressione fissa. Per l'emissione di calore normalmente la temperatura del sistema diminuisce e contemporaneamente avviene il cambio di fase. Il calore latente viene respinto e raggiunge il refrigerante liquido alla temperatura di saturazione al punto 3.
Quindi il refrigerante liquido viene fatto passare dalla valvola di espansione. In questa situazione il refrigerante liquido diminuisce la sua pressione e accelera aumentando la costante di entalpia.
Come funziona il sistema di refrigerazione a compressione di vapore?
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 sulla base del ciclo Rankine inverso. Il processo del ciclo di compressione del vapore procede in quattro fasi. Sono elencati di seguito,
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 T 2. 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 in 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 + Qe =h1 + 0
Qe =h1 - h4
Il ciclo di compressione del vapore nel sistema di refrigerazione funziona al condensatore nella legge dell'equazione energetica a flusso costante,
h2 + Qc =h3 + 0
Qc =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,
Fasi del ciclo di refrigerazione a compressione di vapore:
Il processo del ciclo di assorbimento del vapore avviene in quattro fasi.
Processo di compressione:
Nella prima parte del processo di compressione 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 nel 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.
Aumento dell'efficienza del ciclo di refrigerazione a compressione di vapore:
L'aumento dell'efficienza del ciclo di refrigerazione a compressione di vapore in un sistema è elencato di seguito,
- Ottimizza l'impostazione
- Dimensioni dei compressori per adattarsi il più possibile ai carichi
- Installare i VFD sul compressore a vite
- Installare i VFD sul motore del compressore
- Utilizzare il sistema di automazione integrato
- Utilizzare la pressione flottante per mantenere la temperatura ideale.
Ciclo di refrigerazione a compressione di vapore effettivo:
Il ciclo di refrigerazione del ciclo di compressione del vapore effettivo non è lo stesso processo del ciclo di refrigerazione a compressione del vapore teorico. Nell'effettivo ciclo di compressione del vapore è presente una perdita e vapore inevitabile. Il refrigerante lascia l'evaporatore nello stato di surriscaldamento.
Domande frequenti:-
Domanda: - Indicare le caratteristiche di un buon refrigerante.
Soluzione: – Il refrigerante è in realtà un mezzo che trasporta calore durante il processo del ciclo di refrigerazione a compressione di vapore. Nel sistema di refrigerazione il calore viene assorbito da un sistema a temperatura più bassa e successivamente il calore viene respinto in modo che il sistema possa assorbire una temperatura più elevata.
Le caratteristiche per un buon refrigerante sono elencate di seguito,
- Il refrigerante dovrebbe avere alta temperatura critica
- Il refrigerante dovrebbe avere punto di ebollizione basso
- Non tossico
- Non infiammabile
- Non esplosivo
- Elevato calore latente di vaporizzazione
- Non corrosività per i metalli utilizzati nel sistema di ciclo frigorifero a compressione di vapore
- Refrigerante a basso calore specifico di liquidità
- Basso calore specifico del refrigerante vaporizzato
- Perdite facilmente identificabili rilevando l'odore o un indicatore adatto
- Facile da liquefare a temperatura e pressione moderate.
Domanda: - Descrivi la principale differenza tra il ciclo di Carnot e il ciclo di Rankine.
Soluzione: – La principale differenza tra il ciclo di Carnot e il ciclo di Rankine è discussa di seguito,
| Parametro | Ciclo di Carnot | Ciclo di Rankine |
| Definizione | Il ciclo di Carnot non è un ciclo pratico è un ciclo teorico. L'efficienza del ciclo di Carnot è massima tra la differenza di due temperature | Il ciclo Rankine non è un ciclo teorico, è un ciclo pratico. |
| Ideale per | Ciclo di Carnot appropriato per motore termico. | Il ciclo Rankine è appropriato per il ciclo di refrigerazione a compressione di vapore. |
| EFFICIENZA | L'efficienza del ciclo di Carnot è superiore al ciclo di rankine. | L'efficienza del ciclo rankine è inferiore al ciclo di Carnot. |
| Rifiuto del calore | Nel ciclo di Carnot il rifiuto del calore avviene quando la temperatura rimane costante. | Nel ciclo Rankine il rifiuto del calore avviene quando la pressione rimane costante. |
Ciao... sono Indrani Banerjee. Ho completato la mia laurea in ingegneria meccanica. Sono una persona entusiasta e sono una persona positiva su ogni aspetto della vita. Mi piace leggere libri e ascoltare musica.