سیکل تبرید
سیکل تبرید یا همان چرخه تبرید به فرآیند سردسازی گفته می شود که در آن یک سیال مانند هوا یا آب به وسیله سیالی دیگر مانند مبرد (گاز فریون) سرد شده و برای کاربردهایی چون سرمایش هوای یک ساختمان یا خنک کاری مدار یک دستگاه صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. بنابرین کلمه سیکل تبرید چیست به معنای چرخه ای سرمایشی است که دائما تکرار می شود تا عمل سردسازی را انجام دهد.
انتقال گرما از سیال بین ناحیه دمای بالا و ناحیه دمای پایین نیازمند خنک کننده یا به جهت معکوس نیازمند هیت پمپ میباشد که با توجه هدف مورد نظر متفادوت است.
عملکرد این دو با ضریب عملکرد بیان میشود:
Q L |
W Net.in |
COPR =
Q H |
W Net.in |
COP HP =
چرخه کارنو یک چرخه ترمودینامیکی است که کاملا برگشت پذیر میباشد و هیچ چرخه دیگری نمی تواند بین دو دمای مشخص بازده بیشتر از چرخه کارنو داشته باشد.
سیکل کارنو نمیتواند مطابق یک سیکل واقعی باشد چون سیال در کمپرسور و شیر انبساط به حالت دو فازی است.
سیکل تبرید تراکمی ایده ال :
سیکل تبرید مورد استفاده در اقلب یخچالها و دستگاهای تهویه مطبوع و هیت پمپ ها که با گاز فشرده کار میکنند به صورت زیر میباشد.
۱-۲ :شماتیک سیکل تبرید سیستم های فریونی
مفروضات یک سیکل تبرید تراکمی ایده ال :
۱.نادیده گرفتن برگشت ناپذیری در اواپراتور کندانسور و کمپرسور
۲.نادیده گرفتن افت فشار اصطکاکی
۳.جریان مبرد در اواپراتور و کندانسور به صورت فشار ثابت
۴.نادیده گرفتن اتلاف گرما
۵.فرایند تراکم به صورت ایزنتروپیک
۱-۳: نمودار دما انتروپی و فشار انتالپی سیکل تبرید
۱-۲ فرایند ادیاباتیک تراکم که بخار اشباع سوپرهیت میشود
WC =h۲ – h۱
۲-۳ فرایند فشار ثابت که طی ان گرما از مبرد گرفته میشود و با کندانس مبرد مایع اشباع خواهیم داشت.
QH = h۲ – h۳
۳-۴ در این فرایند انتروپی ثابت دما و فشار کاهش میابد و مخلوت مبرد مایع و کاز وارد اواپراتور میگردد.
h۳ = h۴
۴-۱ در این مرحله طی فرایند فشار ثابت مبرد از حالت مخلوت مایع گاز به بخار اشباع در نقطه یک تبدیل میشود که گرمای لازم جهت افزایش انتالپی از اطراف اواپراتور جذب میکند.
QL = h۱ – h۴
نکته :
فرایند تراکمی به دلیل وجود شیر انیساط ذاتن نمیتواند یرگشت پذیر باشد مگر اینکه از توربین ایزنتروپیک استفاده شود که در این صورت همانطور که در نمودار دما انتروپی نشان داده شده کار خروجی افزایش پیدا میکند به هر حال این کار به دلیل پیچیدگی زیاد عملی نیست.
۱-۴ : نمودار دما انتروپی تبرید تراکمی عملی
مهمترین دلایل تفاوت بین سیکل تراکمی عملی و ایده ال به علت فرایند های برگشت ناپذیری زیر است:
در حالت عملی مبرد چون به جای بخار اشباع به صورت بخار سوپر هیت در نقطه ۱ وارد کمپرسور میشود.
به دلیل وجود خط ساکشن بین اواپراتور و کمپرسور مقداری گرما به محیط منتقل میشد بین نقطه ۱ و ۶.
.فرایند تراکم در کمپرسور به طور عملی برگشت پذیر نیست و با افرایش انتروپی همراه است که با خنک کردن مبرد در کمپرسورهای چند استیج میتوان این مقدار را کاهش داد.
به علت وجود صابکولینگ مایع مبرد در کندانسور همانطور که در نمودار مشخص است افزایش ظرفیت سرمایشی را داریم.
در عمل فرایند انتقال گرما در اواپراتور و کندانسور در فشار ثابت نیست.