Przedmioty:
- Wprowadzenie
- Proces okrężny
- Zaloguj wykres ph
- Porównaj R134a z R1234yf
Przedmowa:
Proces chłodzenia w klimatyzacji samochodowej wykorzystuje zmiany stanu substancji. Podczas zmiany stanu, np. przejścia z cieczy w parę, zmienia się struktura molekularna substancji, co wymaga ciepła. Ciepło jest pochłaniane, gdy ciecz zamienia się w parę, natomiast w odwrotnym przypadku, podczas przejścia z pary w ciecz, ciepło jest uwalniane.
Jeśli przyjrzymy się przenoszeniu ciepła do i ze środowiska, zobaczymy, że podczas procesu parowania środowisko ochładza się, podczas gdy ciepło jest uwalniane, a środowisko nagrzewa się podczas kondensacji. To chłodzenie otoczenia następuje w parowniku, podczas gdy ogrzewanie odbywa się w skraplaczu. Proces ten powtarza się w sposób ciągły, dlatego nazywa się go procesem okrężnym.
Na stronie „Wprowadzenie do klimatyzacji” w praktyczny sposób opisano proces cyklu z różnymi komponentami klimatyzacji. Na tej stronie zagłębimy się w proces tego cyklu za pomocą wykresu log pH.
Proces recyklingu:
Zanim pokażemy pełny wykres logarytmiczny pH, zacznijmy od procesu cyklu klimatyzacji. W procesie tego cyklu korzystamy ze schematu czynnika chłodniczego R134a. Na tym schemacie rozróżnia się obszary dla gazu, gazu-cieczy i cieczy. Punkt krytyczny występuje na górze, przy temperaturze 101 stopni Celsjusza i ciśnieniu 40 barów. Są to maksymalne temperatury i ciśnienia, przy których czynnik chłodniczy jest stabilny chemicznie. Zawartość ciepła (entalpia) jest wykreślana w funkcji ciśnienia na osi x. Chociaż często nazywamy go „wykresem pH”, w rzeczywistości jest to „wykres log-pH” ze względu na skalowanie logarytmiczne.
- W punkcie 1 na schemacie uruchamia się sprężarka, która pobiera czynnik chłodniczy z parownika. Ciśnienie wynosi 2 bary;
- Gaz jest sprężany od 1 do 2, co zwiększa ciśnienie i zawartość ciepła. Ciśnienie i temperatura wzrastają do 15 barów i 70 stopni Celsjusza. Gaz jest przegrzany;
- W wyniku wydzielania się ciepła w skraplaczu zawartość ciepła spada, a co za tym idzie, początkowo temperatura. Gaz traci swoje przegrzanie pomiędzy punktami 2 i 3, powodując spadek temperatury z 70 do 55 ° C.
- Od punktu 3 do 4 następuje wydzielanie ciepła w stałej temperaturze. Tutaj gaz zamienia się w ciecz. Ciśnienie pozostaje stałe;
- Dalsze chłodzenie powoduje lekkie przechłodzenie cieczy (od 4 do 5). Przechłodzona ciecz pod wysokim ciśnieniem 15 barów osiąga zwężenie w punkcie 5: kapilarze lub zaworze rozprężnym. Tutaj wysokie ciśnienie jest oddzielane od niskiego ciśnienia. O sprężarce można również powiedzieć, że ciśnienie tłoczenia jest oddzielone od ciśnienia ssania.
Na skutek nagłego spadku ciśnienia w zwężeniu temperatura wrzenia czynnika chłodniczego w fazie ciekłej obniży się, powodując samoistne parowanie. Wymagane do tego ciepło jest najpierw pobierane z samego czynnika chłodniczego i jego otoczenia. To pozostaje zawartość ciepła jest prawie stała. Następnie w parowniku od punktu 6 do 1 następuje całkowite odparowanie. Temperatura wrzenia czynnika chłodniczego spada między punktami 5 i 6 z 50° C do -10°C, ostatecznie ogrzewając się do punktu 1 w postaci gazu do 0°C. Wzrasta zawartość ciepła w czynniku chłodniczym, a wymagane ciepło jest pobierane z otoczenia, w tym przypadku z powietrza przepływającego przez parownik. Ciśnienie i temperatura pozostają praktycznie stałe. Czynnik chłodniczy opuszcza parownik w postaci pary i jest ponownie zasysany przez sprężarkę w punkcie 1. Proces się powtarza.
Zaloguj wykres pH:
W poprzedniej części pokazano logarytm pH przedstawiający proces cykliczny (od odparowania do skraplania czynnika chłodniczego). Poniższy rysunek przedstawia stan czynnika chłodniczego pod określonym ciśnieniem w odniesieniu do entalpii (zawartość ciepła), w którym proces cykliczny jest wskazany ciemnoniebieską linią.
Po lewej stronie diagramu znajduje się obszar płynu. Przy niskiej entalpii czynnik chłodniczy występuje w postaci ciekłej. Wraz ze wzrostem entalpii osiągana jest linia cieczy. Nachylenie tej linii wskazuje zmiany ciśnienia i entalpii dla fazy ciekłej.
W środku diagramu znajduje się strefa pary nasyconej. Tutaj czynnik chłodniczy znajduje się w równowadze termicznej, występuje zarówno ciecz, jak i para.
Po prawej stronie widzimy linię pary nasyconej, która wyznacza granicę, przy której czynnik chłodniczy całkowicie odparowuje i znajduje się w przegrzanej fazie pary.
Na górze diagramu znajduje się punkt krytyczny, który wyznacza granicę między cieczą a parą. Tutaj zanika rozróżnienie pomiędzy fazą parową i ciekłą, pozostawiając czynnik chłodniczy w wyjątkowym stanie. Nie ma wyraźnego przejścia pomiędzy cieczą a parą.
Aby zapewnić lepszy wgląd w wykres log-ph, do poniższego diagramu dodano kilka krzywych: jakość izentropowa, izotermiczna, izochoryczna i jakość pary. Na poniższym rysunku ponownie widzimy proces kołowy (w kolorze szarym) wraz z postępem innych procesów. Oto krótkie wyjaśnienie każdej zmiany stanu:
izentropowy: linia izentropowa charakteryzuje się stałą entropią. Oznacza to, że podczas procesu przebiegającego według tej linii czynnik chłodniczy nie wymienia ciepła z otoczeniem i nie ulega zmianie entropii. Na schemacie jest to wydajny adiabatyczny (bez wymiany ciepła) ciąg technologiczny.
Izoterma: Linia izotermiczna na wykresie log-pH przedstawia proces o stałej temperaturze. Podczas tego procesu temperatura czynnika chłodniczego pozostaje stała, co oznacza, że ciepło jest dostarczane lub usuwane w celu utrzymania stałego stosunku ciśnienia do entalpii (ph).
Izochora: Linia izochoryczna na wykresie log-pH przedstawia proces o stałej objętości. Podczas tego procesu objętość właściwa czynnika chłodniczego pozostaje stała, co oznacza, że nie następuje żadna zmiana objętości. Dzięki temu styl linii może przesuwać się w górę lub w dół na diagramie w zależności od innych zmian, takich jak ciśnienie i entalpia.
- Jakość pary: Na wykresie log pH czynnika chłodniczego oś x wskazuje zakres jakości od „x=0” (całkowicie płynny) do „x=1” (całkowicie gazowy). Pomiędzy tymi skrajnościami czynnik chłodniczy występuje w stanie dwufazowym, przy czym wartość x wskazuje stosunek gazu do cieczy. Linia od „x=0,10” do „x=0,90” na wykresie wskazuje, że czynnik chłodniczy mieści się w tym zakresie dwufazowym, przy czym konkretna wartość x wskazuje podział gaz/ciecz. Ma to kluczowe znaczenie dla zrozumienia zachowania czynnika chłodniczego w zastosowaniach takich jak systemy chłodnicze i klimatyzacyjne.
Na poniższym obrazku widzimy pełny wykres log pH czynnika chłodniczego R134a.
Porównanie R134a z R1234yf:
Korzystając z wykresu log pH, można porównać ze sobą różne rodzaje czynników chłodniczych. Poniższy rysunek przedstawia wykresy log pH i procesy cykliczne dla R134a i R1234yf.
Powiązana strona:
