emner:
- introduktion
- Cirkulær proces
- Log pH-diagram
- Sammenlign R134a med R1234yf
Forord:
Kølingsprocessen i en bils klimaanlæg bruger ændringer i et stofs tilstand. Under en tilstandsændring, såsom overgangen fra væske til damp, ændres stoffets molekylære struktur, hvilket kræver varme. Varme optages, når væske skifter til damp, og i modsat fald frigives varme ved overgang fra damp til væske.
Ser vi på varmeoverførslen til og fra miljøet, ser vi, at under fordampningsprocessen afkøles miljøet, mens der frigives varme, og omgivelserne varmes op ved kondensering. Denne afkøling af miljøet sker i fordamperen, mens opvarmningen sker i kondensatoren. Denne proces gentages kontinuerligt, hvorfor den er kendt som en cirkulær proces.
På siden "Introduktion til klimaanlæg" beskrives cyklusprocessen med de forskellige komponenter i klimaanlægget på en praktisk måde. På denne side vil vi dykke yderligere ind i denne cyklusproces gennem log pH-diagrammet.
Genbrugsproces:
Før vi viser et fuldt log pH-diagram, lad os starte med klimaanlægscyklusprocessen. I denne cyklusproces bruger vi diagrammet over kølemidlet R134a. I dette diagram skelnes områderne for gas, gas-væske og væske fra hinanden. Det kritiske punkt er i toppen, ved 101 grader Celsius og et tryk på 40 bar. Disse er den maksimale temperatur og det maksimale tryk, hvorved kølemidlet er kemisk stabilt. Varmeindholdet (enthalpien) afbildes mod trykket på x-aksen. Selvom vi ofte refererer til det som et "pH-diagram", er det faktisk et "log-pH-diagram" på grund af den logaritmiske skalering.
- Ved punkt 1 i diagrammet starter kompressoren, som suger kølemiddel fra fordamperen. Trykket er 2 bar;
- Gassen komprimeres fra 1 til 2, hvilket øger trykket og varmeindholdet. Trykket og temperaturen stiger til 15 bar og 70 grader Celsius. Gassen er overophedet;
- På grund af varmeafgivelse i kondensatoren falder varmeindholdet og derfor i første omgang temperaturen. Gassen mister sin overhedning mellem punkt 2 og 3, hvilket får temperaturen til at falde fra 70 til 55 grader. ° C.
- Fra punkt 3 til 4 er der varmeafgivelse ved konstant temperatur. Her omdannes gassen til væske. Trykket forbliver konstant;
- Yderligere afkøling får væsken til at blive let underafkølet (fra 4 til 5). Den superafkølede væske under det høje tryk på 15 bar når en indsnævring ved punkt 5: kapillar- eller ekspansionsventilen. Her er højtrykket adskilt fra lavtrykket. Fra kompressoren kan vi også sige, at afgangstrykket er adskilt fra sugetrykket.
På grund af det pludselige trykfald i indsnævringen vil kogepunktet for kølemidlet i væskefasen sænkes, hvilket forårsager spontan fordampning. Den varme, der kræves hertil, udvindes først fra selve kølemidlet og dets omgivelser. Dette er tilbage varmeindholdet er næsten konstant. Derefter sker fuldstændig fordampning i fordamperen fra punkt 6 til 1. Kølemidlets kogetemperatur falder mellem punkt 5 og 6 af 50° C til -10°C, til sidst opvarmes til punkt 1 som en gas til 0°C. Kølemidlets varmeindhold stiger, idet den nødvendige varme trækkes ud af miljøet, i dette tilfælde luften, der passerer gennem fordamperen. Tryk og temperatur forbliver stort set konstant. Kølemidlet forlader fordamperen som damp og suges ind igen af kompressoren ved punkt 1. Processen gentages.
Log pH-diagram:
I det foregående afsnit blev log pH-diagrammet vist, der viser cyklusprocessen (fra fordampning til kondensering af kølemidlet. Billedet nedenfor viser kølemidlets tilstand ved et vist tryk i forhold til entalpien (varmeindholdet), hvor cyklingsprocessen er angivet med den mørkeblå linje.
På venstre side af diagrammet er væskeområdet. Ved lav entalpi er kølemidlet i flydende form. Med stigende entalpi nås væskelinjen. Hældningen af denne linje angiver ændringerne i tryk og entalpi for væskefasen.
I midten af diagrammet er den mættede dampzone. Her er kølemidlet i termisk ligevægt med både væske og damp til stede.
Til højre ser vi den mættede damplinje, som markerer grænsen for, hvor kølemidlet er fuldstændigt fordampet og er i en overophedet dampfase.
Øverst i diagrammet er det kritiske punkt, som markerer grænsen mellem væske og damp. Her forsvinder skelnen mellem damp- og væskefasen, hvilket efterlader kølemidlet i en unik tilstand. Der er ingen klar overgang mellem væske og damp.
For at give mere indsigt i log-ph diagrammet er der tilføjet flere kurver til diagrammet nedenfor: den isentropiske, isotermiske, isochoriske og dampkvalitet. På tegningen nedenfor ser vi igen den cirkulære proces (farvet grå) med de øvrige processers progression. Her er en kort forklaring af hver tilstandsændring:
Isentropisk: den og isentropiske linje er karakteriseret ved konstant entropi. Dette betyder, at under en proces langs denne linje har kølemidlet ingen varmeudveksling med miljøet og undergår ingen entropiændring. Det er en effektiv adiabatisk (uden varmeveksling) proceslinje i diagrammet.
Isoterm: En isoterm linje i log-pH-diagrammet repræsenterer en konstant temperaturproces. Under denne proces forbliver kølemidlets temperatur konstant, hvilket betyder, at varme tilføres eller fjernes for at holde tryk-entalpi-forholdet (ph) konstant.
Isochore: En isokorisk linje i log-pH-diagrammet repræsenterer en konstant volumenproces. Under denne proces forbliver den specifikke volumen af kølemidlet konstant, hvilket betyder, at der ikke sker nogen ændring i volumen. Dette gør det muligt for linjestilen at bevæge sig op eller ned i diagrammet afhængigt af andre ændringer såsom tryk og entalpi.
- Dampkvalitet: I et pH-diagram for kølemiddellog angiver x-aksen kvalitetsområdet fra "x=0" (helt flydende) til "x=1" (helt gasformigt). Mellem disse yderpunkter er kølemidlet i en tofaset tilstand, hvor x-værdien angiver forholdet mellem gas og væske. En linje fra "x=0,10" til "x=0,90" i diagrammet indikerer, at kølemidlet er inden for dette tofasede område, hvor den specifikke x-værdi angiver gas/væske-fordelingen. Dette er afgørende for at forstå kølemidlets opførsel i applikationer som køle- og klimaanlæg.
På billedet nedenfor ser vi et komplet log pH-diagram af kølemidlet R134a.
Sammenlign R134a med R1234yf:
Ved hjælp af log pH-diagrammet kan forskellige typer kølemidler sammenlignes med hinanden. Følgende figur viser log pH-diagrammer og cyklusprocesser for R134a og R1234yf.
Relateret side:
