Emner:
- introduksjon
- Sirkulær prosess
- Logg ph-diagram
- Sammenlign R134a med R1234yf
Forord:
Avkjølingsprosessen i bilens klimaanlegg bruker endringer i tilstanden til et stoff. Under en tilstandsendring, som for eksempel overgangen fra væske til damp, endres molekylstrukturen til stoffet, noe som krever varme. Varme absorberes når væske endres til damp, og i motsatt tilfelle, ved overgang fra damp til væske, frigjøres varme.
Ser vi på varmeoverføringen til og fra omgivelsene, ser vi at under fordampningsprosessen avkjøles miljøet, mens det frigjøres varme og omgivelsene varmes opp ved kondensering. Denne avkjølingen av miljøet skjer i fordamperen, mens oppvarmingen skjer i kondensatoren. Denne prosessen gjentas kontinuerlig, og det er derfor den er kjent som en sirkulær prosess.
På siden "Introduksjon til klimaanlegg" beskrives syklusprosessen med de ulike komponentene i klimaanlegget på en praktisk måte. På denne siden vil vi fordype oss videre i denne syklusprosessen gjennom log pH-diagrammet.
Gjenvinningsprosess:
Før vi viser et fullstendig logg-pH-diagram, la oss starte med luftkondisjoneringssyklusen. I denne syklusprosessen bruker vi diagrammet for kjølemediet R134a. I dette diagrammet er områdene for gass, gass-væske og væske skilt fra hverandre. Det kritiske punktet er på toppen, ved 101 grader Celsius og et trykk på 40 bar. Dette er den maksimale temperaturen og trykket som kjølemediet er kjemisk stabilt ved. Varmeinnholdet (entalpien) plottes mot trykket på x-aksen. Selv om vi ofte refererer til det som et "pH-diagram", er det faktisk et "log-pH-diagram" på grunn av den logaritmiske skaleringen.
- Ved punkt 1 i diagrammet starter kompressoren, som trekker kjølemiddel fra fordamperen. Trykket er 2 bar;
- Gassen komprimeres fra 1 til 2, noe som øker trykket og varmeinnholdet. Trykket og temperaturen stiger til 15 bar og 70 grader Celsius. Gassen er overopphetet;
- På grunn av varmeavgivelsen i kondensatoren synker varmeinnholdet og derfor i utgangspunktet temperaturen. Gassen mister overhetingen mellom punkt 2 og 3, noe som får temperaturen til å synke fra 70 til 55 grader. ° C.
- Fra punkt 3 til 4 er det varmeavgivelse ved konstant temperatur. Her omdannes gassen til væske. Trykket forblir konstant;
- Ytterligere avkjøling fører til at væsken blir lett underkjølt (fra 4 til 5). Den superkjølte væsken under det høye trykket på 15 bar når en innsnevring ved punkt 5: kapillær- eller ekspansjonsventilen. Her skilles høytrykket fra lavtrykket. Fra kompressoren kan vi også si at utløpstrykket er skilt fra sugetrykket.
På grunn av det plutselige trykkfallet i innsnevringen, vil kokepunktet til kjølemediet i væskefasen reduseres, noe som forårsaker spontan fordampning. Varmen som kreves til dette trekkes først ut av selve kuldemediet og dets omgivelser. Dette gjenstår varmeinnholdet er nesten konstant. Fullstendig fordampning skjer deretter i fordamperen fra punkt 6 til 1. Koketemperaturen til kjølemediet synker mellom punktene 5 og 6 av 50° C til -10°C, og varmes til slutt opp til punkt 1 som en gass til 0°C. Varmeinnholdet i kjølemediet øker, med den nødvendige varmen som trekkes ut av miljøet, i dette tilfellet luften som passerer gjennom fordamperen. Trykk og temperatur holder seg tilnærmet konstant. Kuldemediet forlater fordamperen som damp og suges inn igjen av kompressoren ved punkt 1. Prosessen gjentas.
Logg pH-diagram:
I forrige avsnitt ble log pH-diagrammet vist som viser syklusprosessen (fra fordampning til kondensering av kjølemediet. Bildet nedenfor viser tilstanden til kjølemediet ved et visst trykk i forhold til entalpien (varmeinnholdet), der syklusprosessen er indikert med den mørkeblå linjen.
På venstre side av diagrammet er væskeområdet. Ved lav entalpi er kjølemediet i flytende form. Med økende entalpi nås væskelinjen. Helningen til denne linjen indikerer endringene i trykk og entalpi for væskefasen.
I midten av diagrammet er den mettede dampsonen. Her er kjølemediet i termisk likevekt, med både væske og damp tilstede.
Til høyre ser vi den mettede damplinjen, som markerer grensen for hvor kjølemediet er fullstendig fordampet og er i en overopphetet dampfase.
Øverst i diagrammet er det kritiske punktet, som markerer grensen mellom væske og damp. Her forsvinner skillet mellom damp- og væskefasen, og etterlater kjølemediet i en unik tilstand. Det er ingen klar overgang mellom væske og damp.
For å gi mer innsikt i log-ph diagrammet er flere kurver lagt til diagrammet nedenfor: den isentropiske, isotermiske, isokoriske og dampkvaliteten. På tegningen under ser vi igjen den sirkulære prosessen (farget grå) med progresjonen til de andre prosessene. Her er en kort forklaring på hver tilstandsendring:
Isentropisk: den og isentropiske linjen er preget av konstant entropi. Dette betyr at under en prosess langs denne linjen har kjølemediet ingen varmeveksling med omgivelsene og gjennomgår ingen entropiendringer. Det er en effektiv adiabatisk (uten varmeveksling) prosesslinje i diagrammet.
Isoterm: En isoterm linje i log-pH-diagrammet representerer en konstant temperaturprosess. Under denne prosessen forblir temperaturen på kjølemediet konstant, noe som betyr at varme tilføres eller fjernes for å holde trykk-entalpi-forholdet (ph) konstant.
Isochore: En isokorisk linje i log-pH-diagrammet representerer en konstant volumprosess. Under denne prosessen forblir det spesifikke volumet til kjølemediet konstant, noe som betyr at det ikke skjer noen endring i volumet. Dette gjør at linjestilen kan bevege seg opp eller ned i diagrammet avhengig av andre endringer som trykk og entalpi.
- Dampkvalitet: I et pH-diagram for kjølemiddellogg indikerer x-aksen kvalitetsområdet, fra "x=0" (helt flytende) til "x=1" (helt gassformig). Mellom disse ytterpunktene er kjølemediet i en tofasetilstand, med x-verdien som indikerer forholdet mellom gass og væske. En linje fra "x=0,10" til "x=0,90" i diagrammet indikerer at kjølemediet er innenfor dette tofaseområdet, med den spesifikke x-verdien som indikerer gass/væske-skilleveggen. Dette er avgjørende for å forstå oppførselen til kjølemediet i applikasjoner som kjøle- og klimaanlegg.
På bildet nedenfor ser vi et komplett logg pH-diagram av kjølemediet R134a.
Sammenlign R134a med R1234yf:
Ved hjelp av log pH-diagrammet kan ulike typer kjølemedier sammenlignes med hverandre. Følgende figur viser log pH-diagrammer og syklusprosesser for R134a og R1234yf.
Relatert side:
