Aiheet:
- esittely
- Pyöreä prosessi
- Kirjaa ph-kaavio
- Vertaa R134a:ta R1234yf:ään
Esipuhe:
Auton ilmastointilaitteen jäähdytysprosessissa hyödynnetään aineen tilan muutoksia. Tilanmuutoksen, kuten siirtymisen nesteestä höyryksi, aikana aineen molekyylirakenne muuttuu, mikä vaatii lämpöä. Lämpö imeytyy, kun neste muuttuu höyryksi, ja päinvastoin, siirryttäessä höyrystä nesteeksi, lämpöä vapautuu.
Jos tarkastelemme lämmönsiirtoa ympäristöön ja ympäristöstä, huomaamme, että haihdutusprosessin aikana ympäristö jäähtyy, kun taas lämpöä vapautuu ja ympäristö lämpenee tiivistyessä. Tämä ympäristön jäähtyminen tapahtuu höyrystimessä, kun taas lämmitys tapahtuu lauhduttimessa. Tämä prosessi toistuu jatkuvasti, minkä vuoksi se tunnetaan pyöreänä prosessina.
"Ilmastoinnin esittely" -sivulla kiertoprosessi ilmastoinnin eri komponenteilla on kuvattu käytännöllisesti. Tällä sivulla syvennytään tähän sykliprosessiin log-pH-diagrammin kautta.
Kierrätysprosessi:
Ennen kuin näytämme täydellisen log-pH-kaavion, aloitetaan ilmastointisykliprosessi. Tässä sykliprosessissa käytämme kylmäaineen R134a kaaviota. Tässä kaaviossa kaasun, kaasu-nesteen ja nesteen alueet erotetaan toisistaan. Kriittinen piste on ylhäällä, 101 celsiusasteessa ja 40 baarin paineessa. Nämä ovat enimmäislämpötila ja -paine, joissa kylmäaine on kemiallisesti stabiili. Lämpöpitoisuus (entalpia) piirretään x-akselin paineen funktiona. Vaikka kutsumme sitä usein "pH-kaavioksi", se on itse asiassa "log-pH-kaavio" logaritmisen skaalauksen vuoksi.
- Kaavion kohdassa 1 käynnistyy kompressori, joka imee kylmäainetta höyrystimestä. Paine on 2 bar;
- Kaasu puristetaan yhdestä kahteen, mikä lisää painetta ja lämpösisältöä. Paine ja lämpötila nousevat 1 baariin ja 2 celsiusasteeseen. Kaasu on ylikuumentunut;
- Lauhduttimessa vapautuvan lämmön ansiosta lämpöpitoisuus laskee ja siten aluksi lämpötila. Kaasu menettää tulistuksensa pisteiden 2 ja 3 välillä, jolloin lämpötila laskee 70:stä 55 asteeseen. ° C.
- Kohdista 3-4 tapahtuu lämmön vapautumista vakiolämpötilassa. Tässä kaasu muuttuu nesteeksi. Paine pysyy vakiona;
- Lisäjäähdytys saa nesteen hieman ylijäähtymään (4:stä 5:een). Ylijäähdytetty neste 15 baarin korkeassa paineessa saavuttaa supistuksen kohdassa 5: kapillaari- tai paisuntaventtiilissä. Tässä korkea paine erotetaan matalasta paineesta. Kompressorista voidaan myös sanoa, että poistopaine on erotettu imupaineesta.
Supistuksen äkillisen paineen laskun vuoksi nestefaasissa olevan kylmäaineen kiehumispiste laskee, mikä aiheuttaa spontaanin haihtumisen. Tähän tarvittava lämpö otetaan ensin pois itse kylmäaineesta ja sen ympäristöstä. Tämä jää lämpöpitoisuus on lähes vakio. Täydellinen haihdutus tapahtuu sitten höyrystimessä kohdasta 6 kohtaan 1. Kylmäaineen kiehumislämpötila laskee pisteiden 5 ja 6 välillä 50 astetta° C -10 °C:seen, lämpeneen lopulta pisteeseen 1 kaasuna 0 °C:seen. Kylmäaineen lämpöpitoisuus kasvaa, jolloin tarvittava lämpö otetaan pois ympäristöstä, tässä tapauksessa höyrystimen läpi kulkevasta ilmasta. Paine ja lämpötila pysyvät lähes vakiona. Kylmäaine poistuu höyrystimestä höyrynä ja imee sen uudelleen kompressorilla kohdassa 1. Prosessi toistuu.
Lokin pH-kaavio:
Edellisessä osassa näytettiin logaritmillinen pH-diagrammi, joka näyttää kiertoprosessin (haihduttamisesta kylmäaineen kondensoitumiseen. Alla oleva kuva näyttää kylmäaineen tilan tietyssä paineessa suhteessa entalpiaan (lämpösisältöön), jossa kiertoprosessi on merkitty tummansinisellä viivalla.
Kaavion vasemmalla puolella on nestealue. Matalalla entalpialla kylmäaine on nestemäisessä muodossa. Entalpian kasvaessa saavutetaan nesteraja. Tämän viivan kaltevuus osoittaa paineen ja entalpian muutoksia nestefaasissa.
Kaavion keskellä on kylläinen höyryvyöhyke. Tässä kylmäaine on lämpötasapainossa, ja läsnä on sekä nestettä että höyryä.
Oikealla näkyy kylläinen höyryviiva, joka merkitsee rajaa, jossa kylmäaine on täysin haihtunut ja on tulistettu höyryfaasi.
Kaavion yläosassa on kriittinen piste, joka merkitsee nesteen ja höyryn välistä rajaa. Tässä ero höyry- ja nestefaasin välillä häviää, jolloin kylmäaine jää ainutlaatuiseen tilaan. Nesteen ja höyryn välillä ei ole selvää siirtymää.
Jotta log-ph-kaaviosta saataisiin enemmän käsitystä, alla olevaan kaavioon on lisätty useita käyriä: isentrooppinen, isoterminen, isokorinen ja höyryn laatu. Alla olevassa piirroksessa näemme jälleen pyöreän prosessin (värinen harmaa) muiden prosessien etenemisen kanssa. Tässä on lyhyt selitys kustakin tilanmuutoksesta:
Isentrooppinen: ja isentrooppiselle linjalle on ominaista jatkuva entropia. Tämä tarkoittaa, että tämän linjan prosessin aikana kylmäaine ei vaihda lämpöä ympäristön kanssa eikä käy läpi entropiamuutosta. Se on tehokas adiabaattinen (ilman lämmönvaihtoa) prosessilinja kaaviossa.
Isotermi: Isoterminen viiva log-pH-kaaviossa edustaa vakiolämpötilaprosessia. Tämän prosessin aikana kylmäaineen lämpötila pysyy vakiona, mikä tarkoittaa, että lämpöä syötetään tai poistetaan paineentalpia-suhteen (ph) pitämiseksi vakiona.
Isochore: Isokoorinen viiva log-pH-kaaviossa edustaa vakiotilavuusprosessia. Tämän prosessin aikana kylmäaineen ominaistilavuus pysyy vakiona, mikä tarkoittaa, että tilavuudessa ei tapahdu muutosta. Tämä mahdollistaa viivatyylin liikkumisen ylös tai alas kaaviossa riippuen muista muutoksista, kuten paineesta ja entalpiasta.
- Höyryn laatu: Kylmäaineen log-pH-kaaviossa x-akseli osoittaa laatualueen “x=0” (täysin nestemäinen) “x=1” (täysin kaasumainen). Näiden ääriarvojen välillä kylmäaine on kaksivaiheisessa tilassa, ja x-arvo ilmaisee kaasun ja nesteen suhteen. Viiva "x=0,10" - "x = 0,90" kaaviossa osoittaa, että kylmäaine on tällä kaksivaiheisella alueella, ja tietty x-arvo osoittaa kaasu/neste-osion. Tämä on ratkaisevan tärkeää kylmäaineen käyttäytymisen ymmärtämiseksi sovelluksissa, kuten jäähdytys- ja ilmastointijärjestelmissä.
Alla olevassa kuvassa näemme täydellisen log-pH-kaavion kylmäaineen R134a:sta.
Vertaa R134a:ta R1234yf:iin:
Log-pH-diagrammin avulla voidaan verrata erityyppisiä kylmäaineita keskenään. Seuraava kuva esittää R134a:n ja R1234yf:n log pH-diagrammit ja kiertoprosessit.
Aiheeseen liittyvä sivu:
