„Gőzkompressziós hűtőgép” változatai közötti eltérés
| [ellenőrzött változat] | [ellenőrzött változat] |
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
a Fix |
a rendezési kulcsban elavult jelölések cseréje (o~ → ö, u~ → ü) |
||
| (15 közbenső módosítás, amit 12 másik szerkesztő végzett, nincs mutatva) | |||
| 6. sor: | 6. sor: | ||
== A hűtőgép működése == |
== A hűtőgép működése == |
||
A gőzkompressziós hűtőgép zárt rendszerben cirkuláltat [[hűtőközeg]]et, mely hőt vesz fel a hűtendő térből és más helyen leadja azt. Az ábrán egy tipikus egyfokozatú hűtőgép elvi vázlata látható. Minden ilyen gépnek négy fő eleme van, az 1. [[Gőzkondenzátor|kondenzátor]], a 2. [[fojtás (termodinamika)|fojtás]], a 3. elpárologtató [[hőcserélő]] és a 4. [[kompresszor]]. A hűtőközeg nedves gőz halmazállapotban lép be a kompresszorba, mely megnöveli nyomását<ref>{{cite web |url= |
A gőzkompressziós hűtőgép zárt rendszerben cirkuláltat [[hűtőközeg]]et, mely hőt vesz fel a hűtendő térből és más helyen leadja azt. Az ábrán egy tipikus egyfokozatú hűtőgép elvi vázlata látható. Minden ilyen gépnek négy fő eleme van, az 1. [[Gőzkondenzátor|kondenzátor]], a 2. [[fojtás (termodinamika)|fojtás]], a 3. elpárologtató [[hőcserélő]] és a 4. [[kompresszor]]. A hűtőközeg nedves gőz halmazállapotban lép be a kompresszorba, mely megnöveli nyomását<ref>{{cite web |url=http://webtools.delmarlearning.com/sample_chapters/60976_06_ch06.pdf |title=Compressors |first= |last= |work=webtools.delmarlearning.com |year=2007 |accessdate=28 April 2011 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20120417024856/http://webtools.delmarlearning.com/sample_chapters/60976_06_ch06.pdf# |archivedate=2012-04-17 }} Indikátordiagram felvétele ''egyenáramú'' hűtőkompresszorban (a szívószelep a dugattyúfedélben van, a hűtőközeget a forgattyúsházból szívja)</ref> és hőmérsékletét is. A forró, nagynyomású gőz a kompresszorban túlhevített gőzzé válik. A kompresszor után a túlhevített gőz a kondenzátorba jut. A kondenzátor egy speciális hőcserélő, ahol hűtőlevegővel vagy hűtővízzel lehűtik és lecsapatják a gőzt. A kondenzátorban vagy egy csőkígyón vagy több párhuzamos csövön vezetik keresztül a hűtőközeget, amely leadja víznek vagy levegőnek a rendszertől elvont hőt. |
||
A lekondenzált, folyékony halmazállapotú hűtőközeget egy fojtáson (kis méretű furattal rendelkező csőszűkítőn, kapilláriscsövön, vagy szabályozható fojtószelepen) vezetik keresztül. A fojtásban adiabatikus állapotváltozás megy végbe: a folyékony hűtőközeg nyomása hirtelen lecsökken, egy része elpárolog és a hűtendő tér hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékletre hűl le. (Ez a jelenség hasonló ahhoz a jól ismert folyamathoz, ami egy szódavizes palackhoz használt szén-dioxid patron átfúrásakor észlelhető: a patron hirtelen annyira lehűl, hogy a kiömlés környékén a levegő páratartalma dér formájában megfagy.) Az elpárologtató a cirkuláló hűtőközegnek átadja a hűtendő térből elvont hőt, melyet majd a kondenzátorban a külső környezet felé vezetődik el. A hűtő körfolyamat befejeződéseként az elpárologtatóból telített hűtőközeg-gőz távozik és lép be újra a kompresszorba, majd az egész folyamat megismétlődik. |
A lekondenzált, folyékony halmazállapotú hűtőközeget egy fojtáson (kis méretű furattal rendelkező csőszűkítőn, kapilláriscsövön, vagy szabályozható fojtószelepen) vezetik keresztül. A fojtásban adiabatikus állapotváltozás megy végbe: a folyékony hűtőközeg nyomása hirtelen lecsökken, egy része elpárolog és a hűtendő tér hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékletre hűl le. (Ez a jelenség hasonló ahhoz a jól ismert folyamathoz, ami egy szódavizes palackhoz használt szén-dioxid patron átfúrásakor észlelhető: a patron hirtelen annyira lehűl, hogy a kiömlés környékén a levegő páratartalma dér formájában megfagy.) Az elpárologtató a cirkuláló hűtőközegnek átadja a hűtendő térből elvont hőt, melyet majd a kondenzátorban a külső környezet felé vezetődik el. A hűtő körfolyamat befejeződéseként az elpárologtatóból telített hűtőközeg-gőz távozik és lép be újra a kompresszorba, majd az egész folyamat megismétlődik. |
||
=== Hűtőközegek === |
=== Hűtőközegek === |
||
Az első megvalósított hűtőgépek [[ammónia|ammóniát]] (NH<sub>3</sub>) használtak, ez a hűtőközeg ma is elterjedt nagy hűtőrendszerekben. Később alkalmaztak [[propán]]t (C<sub>3</sub>H<sub>8</sub>), metilkloridot (CH<sub>3</sub>Cl) kén-dioxidot (SO<sub>2</sub>), és több más vegyületet. A ''Freon'' vegyületcsalád a [[halogénezett szénhidrogének]] kereskedelmi neve, melyet a DuPont cég kezdett gyártani majd általánosan elterjedt a hűtőgépiparban kiváló |
Az első megvalósított hűtőgépek [[ammónia|ammóniát]] (NH<sub>3</sub>) használtak, ez a hűtőközeg ma is elterjedt nagy hűtőrendszerekben. Később alkalmaztak [[propán]]t (C<sub>3</sub>H<sub>8</sub>), metilkloridot (CH<sub>3</sub>Cl) kén-dioxidot (SO<sub>2</sub>), és több más vegyületet. A ''Freon'' vegyületcsalád a [[halogénezett szénhidrogének]] kereskedelmi neve, melyet a DuPont cég kezdett gyártani majd általánosan elterjedt a hűtőgépiparban kiváló tulajdonságai miatt. Ilyenek többek között a Freon-12 [[diklór-difluor-metán|difluor-diklór-metán]] (CF<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub>), a Freon-11 trifluor-klór-metán (CF<sub>3</sub>Cl), vagy a Freon-2 Fluor-diklór-metán (CHFCl<sub>2</sub>). A [[Halogénezett szénhidrogének|freonokat]] (vagy CFC-ket) széles körben használták kiváló stabilitásuk és biztonságos használhatóságuk miatt: nem gyúlékonyak, kevésbé mérgezőek mint azok a hűtőközegek, amelyeket felváltottak. Később derült ki, hogy egy tulajdonságuk igen veszélyessé vált: ha a freon megszökött, a felső atmoszférába jutva [[klór]]tartalmuk erősen rombolta az [[ózon]]réteget, mely a [[Nap]] erős [[ibolyántúli sugárzás]]ától védi a föld felszínét. A klóratomok [[katalizátor]]ként elősegítik az ózon lebomlását. A klór mindaddig aktív [[katalizátor]] marad, amíg egy másik atommal kötésbe nem lép és stabil molekulát nem alkot. |
||
A CFC hűtőközegek ma is gyakoriak hűtőgépekben, de egyre csökken mennyiségük. Újabb és kevésbé környezetszennyező hűtőközegek a hidrokloro-fluorokarbonok (HCFC), ilyen például az R-22, melyet a legtöbb mai háztartási hűtőszekrényben használnak és a HFC-k (például az R134a) amelyek a gépkocsikban terjedtek el; ezek felváltották a korábbi CFC-ket. A montreali egyezmény a HCFC-ket is a fokozatosan kivonandó anyagok listájára helyezi, ezeket HFC-kkel (hidrofluor-karbon) fogják helyettesíteni, például R-410A-val, mely már nem tartalmaz klórt. |
A CFC hűtőközegek ma is gyakoriak hűtőgépekben, de egyre csökken mennyiségük. Újabb és kevésbé környezetszennyező hűtőközegek a hidrokloro-fluorokarbonok (HCFC), ilyen például az R-22, melyet a legtöbb mai háztartási hűtőszekrényben használnak és a HFC-k (például az R134a) amelyek a gépkocsikban terjedtek el; ezek felváltották a korábbi CFC-ket. A montreali egyezmény a HCFC-ket is a fokozatosan kivonandó anyagok listájára helyezi, ezeket HFC-kkel (hidrofluor-karbon) fogják helyettesíteni, például R-410A-val, mely már nem tartalmaz klórt. |
||
Napjainkban a szub- és szuperkritikus |
Napjainkban a szub- és szuperkritikus szén-dioxid is egyre inkább elterjedőben van hűtőközegként, melyet R-744-gyel jelölnek.<ref>{{Cite web |url=http://www.r744.com/knowledge/faq_a.php |title=R-744 as a natural refrigerant - FAQs |accessdate=2007-10-06 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20071006101017/http://www.r744.com/knowledge/faq_a.php |archivedate=2007-10-06 }}</ref> |
||
== A rendszer termodinamikai analízise == |
== A rendszer termodinamikai analízise == |
||
[[Fájl:Refrigerator- |
[[Fájl:Refrigerator-cycle3.svg|bélyegkép|300px|A gőzkompressziós hűtőgép körfolyamata a T-s diagramban]] |
||
A [[termodinamika]]i [[körfolyamat]] jól követhető az [[entrópia]]-[[hőmérséklet]] diagramban. A folyamat az 1 pontból indul, ahol a közeg a p<sub>o</sub> nyomáson telített gőz állapotban van. Az 1-2 folyamat [[adiabata|adiabatikus]] kompresszió, mely a [[kompresszor]]ban játszódik le. Ideális esetben ennek az állapotváltozásnak a képe a diagramban függőleges egyenes (izentropikus kompresszió), valóságban azonban az állapotváltozás irreverzibilis, az entrópia mindig növekszik, ezért a görbe jobb felé kissé elhajlik. A 2-5 folyamatok a kondenzátorban zajlódnak le: a 2-3 folyamat a túlhevítési hő elvonása, a 3. pontban a gőz eléri a telítettségi állapotot a ''p'' nyomáson. A 3-4 folyamat során a hőmérséklet nem változik, egyre több gőz csapódik le, a 4. pontban folyadék állapot alakul ki. A 4-5 szakasz a kondenzátorban a folyékony hűtőközeg esetleges utóhűtése, majd az 5-6 folyamat a fojtásos állapotváltozás, ez hirtelen nyomásesést jelent, melynek végén a közeg p<sub>o</sub> nyomásra expandál, a folyadék egy része (mintegy a fele) hirtelen elpárolog és a közeg nedves gőz állapotba |
A [[termodinamika]]i [[körfolyamat]] jól követhető az [[entrópia]]-[[hőmérséklet]] diagramban. A folyamat az 1 pontból indul, ahol a közeg a p<sub>o</sub> nyomáson telített gőz állapotban van. Az 1-2 folyamat [[adiabata|adiabatikus]] kompresszió, mely a [[kompresszor]]ban játszódik le. Ideális esetben ennek az állapotváltozásnak a képe a diagramban függőleges egyenes (izentropikus kompresszió), valóságban azonban az állapotváltozás irreverzibilis, az entrópia mindig növekszik, ezért a görbe jobb felé kissé elhajlik. A 2-5 folyamatok a kondenzátorban zajlódnak le: a 2-3 folyamat a túlhevítési hő elvonása, a 3. pontban a gőz eléri a telítettségi állapotot a ''p'' nyomáson. A 3-4 folyamat során a hőmérséklet nem változik, egyre több gőz csapódik le, a 4. pontban folyadék állapot alakul ki. A 4-5 szakasz a kondenzátorban a folyékony hűtőközeg esetleges utóhűtése, majd az 5-6 folyamat a fojtásos állapotváltozás, ez hirtelen nyomásesést jelent, melynek végén a közeg p<sub>o</sub> nyomásra expandál, a folyadék egy része (mintegy a fele) hirtelen elpárolog és a közeg nedves gőz állapotba kerül, ez a folyamat izentalpikus, vagyis a folyamat közben az [[entalpia]] nem változik. Végül a 6-1 folyamat során az elpárologtatóban hőt vesz fel a közeg a hűtendő térből állandó hőmérsékleten és nyomáson, miközben a gőz nedvességtartalma állandóan csökken. Ekkor a közeg a körfolyamat kiindulási pontjára, az 1. állapotba jut vissza és a folyamat kezdődik elölről. Természetesen a fent leírtak ideális közegre vonatkoznak, a valóságos folyamatok kismértékben eltérnek ettől. |
||
<!-- |
|||
== Types of gas compressors == |
|||
{{main|Gas compressor}} |
|||
The most common compressors used in chillers are [[Reciprocating compressor|reciprocating]], [[Rotary screw compressor|rotary screw]], [[Centrifugal compressor|centrifugal]], and [[scroll compressor]]s. Each application prefers one or another due to size, noise, efficiency and pressure issues. |
|||
=== Reciprocating compressors === |
|||
{{main|Reciprocating compressor}} |
|||
Reciprocating compressors are piston-style, positive displacement compressors. |
|||
=== Rotary screw compressors === |
|||
{{main|Rotary screw compressor}} |
|||
Rotary screw compressors are also positive displacement compressors. Two meshing screw-rotors rotate in opposite directions, trapping refrigerant vapor, and reducing the volume of the refrigerant along the rotors to the discharge point. |
|||
=== Centrifugal compressors === |
|||
{{main|Centrifugal compressor}} |
|||
Centrifugal compressors are dynamic compressors. These compressors raise the pressure of the refrigerant by imparting velocity or dynamic energy, using a rotating impeller, and converting it to pressure energy. |
|||
=== Scroll compressors === |
|||
{{Main|Scroll compressor}} |
|||
Scroll compressors are also positive displacement compressors. The refrigerant is compressed when one spiral orbits around a second stationary spiral, creating smaller and smaller pockets and higher pressures. By the time the refrigerant is discharged, it is fully pressurized. |
|||
=== Others === |
|||
{{main|Diaphragm compressor}} |
|||
{{main|Axial-flow compressor}} |
|||
{{main|Diagonal or mixed-flow compressor}} |
|||
{{main|Liquid ring compressor}} |
|||
{{main|Roots blower}} |
|||
== Other features and facts of interest == |
|||
The schematic diagram of a single-stage refrigeration system shown in Figure 1 does not include other equipment items that would be provided in a large commercial or industrial vapor compression refrigeration system, such as: |
|||
* A horizontal or vertical [[pressure vessel]], equipped internally with a [[demister]], between the evaporator and the compressor inlet to capture and remove any residual, entrained liquid in the refrigerant vapor because liquid may damage the compressor. Such [[vapor-liquid separator]]s are most often referred to as "suction line accumulators". (In other industrial processes, they are called "compressor suction drums" or "knockout drums".) |
|||
* Large commercial or industrial refrigeration systems may have multiple expansion valves and multiple evaporators in order to refrigerate multiple enclosed spaces or rooms. In such systems, the condensed liquid refrigerant may be routed into a pressure vessel, called a receiver, from which liquid refrigerant is withdrawn and routed through multiple pipelines to the multiple expansion valves and evaporators. |
|||
* Some refrigeration units may have multiple stages which requires the use of multiple compressors in various arrangements.<ref>[http://www.engr.siu.edu/staff1/weston/thermo/Refrigeration/VCRefrigeration.html Schematic diagrams of multi-stage units]</ref> |
|||
More details about the design and performance of vapor-compression refrigeration system are available in the classic "[[Perry's Chemical Engineers' Handbook]]".<ref>{{cite book|author=Perry, R.H. and Green, D.W.|title=[[Perry's Chemical Engineers' Handbook]]|edition=6th Edition| publisher=McGraw Hill, Inc.|year=1984|id=ISBN ISBN 0-07-049479-7}} (see pages 12-27 through 12-38)</ref> |
|||
The cooling capacity of refrigeration systems is often defined in units called "tons of refrigeration". The most common definition of that unit is: 1 [[ton]] of refrigeration is the rate of heat removal required to freeze a [[short ton]] (i.e., 2000 [[pound (mass)|pounds]]) of water at 32 [[Fahrenheit|°F]] in 24 hours. Based on the [[heat of fusion]] for water being 144 [[Btu]] per pound, 1 ton of refrigeration = 12,000 Btu/h = 12,660 kJ/h = 3.517 kW. Most residential air conditioning units range in capacity from about 1 to 5 tons of refrigeration. |
|||
A much less common definition is: 1 [[tonne]] of refrigeration is the rate of heat removal required to freeze a [[tonne|metric ton]] (i.e., 1000 kg) of water at 0 [[Celsius|°C]] in 24 hours. Based on the [[heat of fusion]] being 334.9 kJ/kg, 1 tonne of refrigeration = 13,954 kJ/h = 3.876 kW. As can be seen, 1 tonne of refrigeration is 10 percent larger than 1 ton of refrigeration. |
|||
An interesting history of the evolution of refrigeration technology is available on the Internet.<ref>[http://www.rogersrefrig.com/history.html Excellent historical background]</ref> |
|||
== Applications == |
|||
{| class="wikitable" |
|||
!Refrigeration application!!Short descriptions!!Typical refrigerants used |
|||
|- |
|||
|Domestic refrigeration||Appliances used for keeping food in dwelling units||[[List of refrigerants|R-600a, R-134a]] |
|||
|- |
|||
|Commercial refrigeration||Holding and displaying frozen and fresh food in retail outlets||[[List of refrigerants|R-134a, R-404A, R-507]] |
|||
|- |
|||
|Food processing and cold storage||Equipment to preserve, process and store food from its source to the wholesale distribution point||[[List of refrigerants|R-134a, R-407C, R-410A, R-507]] |
|||
|- |
|||
|Industrial refrigeration||Large equipment, typically 25 kW to 30 MW, used for chemical processing, cold storage, food processing and district heating and cooling||[[List of refrigerants|R-134a, R-404A, R-507, R-717]] |
|||
|- |
|||
|Transport refrigeration||Equipment to preserve and store goods, primarily foodstuffs, during transport by road, rail, air and sea||[[List of refrigerants|R-134a, R-407C, R-410A]] |
|||
|- |
|||
|Electronic cooling||Low-temperature cooling of CMOS circuitry and other components in large computers and servers<ref>[http://researchweb.watson.ibm.com/journal/rd/466/schmidt.html] Schmidt, R.R. and Notohardjono, B.D., ''High-end server low-temperature cooling'', IBM Journal of Research and Development, Vol. 46, Nov.6, 2002</ref> ||[[List of refrigerants|R-134a, R-404A, R-507]] |
|||
|- |
|||
|Medical refrigeration|| ||[[List of refrigerants|R-134a, R-404A, R-507]] |
|||
|- |
|||
|Cryogenic refrigeration|| ||[[Ethylene]], [[Helium]] |
|||
|} |
|||
== Economic analysis == |
|||
=== Advantages === |
|||
* Very mature technology. |
|||
* Relatively inexpensive. |
|||
* Can be driven directly using mechanical energy (water, car/truck motor) or with electrical energy. |
|||
* Efficient up to 60% of Carnot's theoretical limit (as evaluated in [[ASHRAE]] testing conditions: evaporation temperature of -23.3 °C, condensing temperature of 54.4°C, and ambient temperature of 32°C) based on some of the best compressors produced by [[Danfoss]], Matsushita, [http://www.copeland-corp.com/ Copeland], [[Embraco]], [http://www.bristolcompressors.com/ Bristol] and [http://www.tecumseh.com/compressors.htm Tecumseh] compressor manufacturers. However, many refrigeration systems use compressors having lower efficiencies of between 40-55%, since the 60% efficient ones cost almost twice as much as the lower efficiency ones. |
|||
=== Disadvantages === |
|||
Many systems still use [[haloalkane|HCFC]] [[refrigerant]]s, which contribute to [[Ozone depletion|depletion of the Earth's ozone layer]]. In countries adhering to the [[Montreal Protocol]], HCFCs are due to be phased out and are largely being replaced by ozone-friendly [[Haloalkane|HFC]]s. However, systems using HFC refrigerants tend to be slightly less efficient than systems using HCFCs. HFCs also have an extremely large [[global warming potential]] (GWP) because they remain in the atmosphere for many years and trap heat more effectively than [[carbon dioxide]]. |
|||
With disruption of the status quo already a certainty, alternative non-[[haloalkane]] refrigerants are gaining popularity. In particular, once-abandoned refrigerants such as [[hydrocarbons]] (HCs, such as [[butane]]) and CO<sub>2</sub> are coming back into broader use. For example, [[Coca-Cola]]'s vending machines at the [[World Cup]] 2006 in Germany used refrigeration utilizing CO<sub>2</sub><ref>[http://www2.coca-cola.com/presscenter/nr_20060605_corporate_hfc-free.html Coca-Cola news release].</ref> |
|||
== See also == |
|||
* [[Absorption refrigeration]] or [[Einstein refrigerator]] or [[Gas absorption refrigerator]] |
|||
* [[Air conditioning]] |
|||
* [[Flash evaporation]] |
|||
* [[Heat pump]] |
|||
* [[HVAC]] |
|||
* [[Magnetic refrigeration]] |
|||
* [[Refrigeration]] |
|||
* [[Refrigeration cycle]] |
|||
== References == |
|||
{{források}} |
|||
== External links == |
|||
* [http://me.queensu.ca/courses/MECH398/RefrigerationLabSLDS.pdf "Notes on vapor-compression refrigeration", Queens University (Canada)] |
|||
* [http://web.me.unr.edu/me372/Spring2001/Vapor%20Compression%20Refrigeration%20Cycles.pdf "The ideal vapor compression refrigeration cycle", University of Nevada (US)] |
|||
* [http://home.howstuffworks.com/refrigerator4.htm "The Refrigeration Cycle", from HowStuffWorks] |
|||
* [http://www.r744.com/knowledge/ Scientific Papers about CO<sub>2</sub> Heat Pumps / Refrigeration] |
|||
[[Kategória:Thermodynamic cycles]] |
|||
[[Kategória:Chemical engineering]] |
|||
[[Kategória:Cooling technology]] |
|||
[[Kategória:Heat pumps]] |
|||
[[Kategória:Heating, ventilating, and air conditioning]] |
|||
[[Kategória:Industrial processes]] |
|||
[[Kategória:Refrigerants]] |
|||
[[Kategória:Unit operations]] |
|||
--> |
|||
== Irodalom == |
== Irodalom == |
||
* [[Pattantyús Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve]] 4. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1962. |
* [[Pattantyús Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve]] 4. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1962. |
||
* [[Pattantyús-Ábrahám Géza|Pattantyús Á. Géza]]: A gépek üzemtana. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. ISBN |
* [[Pattantyús-Ábrahám Géza|Pattantyús Á. Géza]]: A gépek üzemtana. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. {{ISBN|963-10-4808-X}} |
||
* Dr. Jakab Zoltán - Dr. Láng Lajos: ''Kompresszoros hűtés,'' Magyar Mediprint Szakkiadó, 2000. |
* Dr. Jakab Zoltán - Dr. Láng Lajos: ''Kompresszoros hűtés,'' Magyar Mediprint Szakkiadó, 2000. |
||
* Beke György: ''Hűtőipari kézikönyv I.-II.'' Mezőgazdasági Kiadó, 2002. |
* Beke György: ''Hűtőipari kézikönyv I.-II.'' Mezőgazdasági Kiadó, 2002. |
||
* Dr. Jakab Zoltán: ''Kompresszoros hűtés, I.-II.'' HKVSZ, 2007. |
* Dr. Jakab Zoltán: ''Kompresszoros hűtés, I.-II.'' HKVSZ, 2007. |
||
== Jegyzetek == |
|||
== Források és jegyzetek == |
|||
{{ |
{{jegyzetek}} |
||
== |
== További információk == |
||
* [http://fizika3.uni-corvinus.hu/termo/huto/hut_elp.html dr. Zana János: Termodinamika előadások] |
* [http://fizika3.uni-corvinus.hu/termo/huto/hut_elp.html dr. Zana János: Termodinamika előadások]{{Halott link|url=http://fizika3.uni-corvinus.hu/termo/huto/hut_elp.html |date=2018-11 }} |
||
* [http://www.danfoss.com/Hungary/BusinessAreas/Refrigeration+and+Air+Conditioning/EducationAndTraining/The+Fridge.htm Hűtőgép működése animációval] |
* [https://web.archive.org/web/20080531033207/http://www.danfoss.com/Hungary/BusinessAreas/Refrigeration+and+Air+Conditioning/EducationAndTraining/The+Fridge.htm Hűtőgép működése animációval] |
||
* [http://www.pointernet.pds.hu/ujsagok/transpack/2006/11/20070205192741520000000336.html Élelmiszeripari hűtési eljárások] |
* [https://web.archive.org/web/20100617193743/http://www.pointernet.pds.hu/ujsagok/transpack/2006/11/20070205192741520000000336.html Élelmiszeripari hűtési eljárások] |
||
{{DEFAULTSORT: |
{{DEFAULTSORT:Gözkompreszszioshütögep}} |
||
[[Kategória:Termodinamikai körfolyamatok]] |
[[Kategória:Termodinamikai körfolyamatok]] |
||
[[Kategória:Technológia]] |
[[Kategória:Technológia]] |
||
A lap 2021. június 26., 22:03-kori változata
| Termodinamikai körfolyamatok |
|---|
A gőzkompressziós hűtőgép a számos hűtést megvalósító berendezések egyike. Ezt használják leggyakrabban a háztartási hűtőgépekben, az élelmiszerek raktározására szolgáló hűtőházakban, az épületek és gépkocsik légkondicionáló berendezéseiben, a hűtőkocsikban és hűtővagonokban, jégpályáknál és más kereskedelmi és ipari célokra: az olajfinomítókban, a vegyiparban, földgáz cseppfolyósításánál.
Hűtésen egy zárt tér hőmérsékletének csökkentését értjük, úgy, hogy hőt vonunk el belőle és ezt a hőt más helyen leadjuk. Az ilyen működést megvalósító gépet hőszivattyúnak is lehet nevezni. Azokat a hőszivattyúkat, melyeknél a cél egy zárt tér lehűtése, hűtőgépnek, azokat pedig, ahol egy zárt tér fűtése a cél, hőszivattyúnak hívják a gyakorlatban.
A hűtőgép működése
A gőzkompressziós hűtőgép zárt rendszerben cirkuláltat hűtőközeget, mely hőt vesz fel a hűtendő térből és más helyen leadja azt. Az ábrán egy tipikus egyfokozatú hűtőgép elvi vázlata látható. Minden ilyen gépnek négy fő eleme van, az 1. kondenzátor, a 2. fojtás, a 3. elpárologtató hőcserélő és a 4. kompresszor. A hűtőközeg nedves gőz halmazállapotban lép be a kompresszorba, mely megnöveli nyomását[1] és hőmérsékletét is. A forró, nagynyomású gőz a kompresszorban túlhevített gőzzé válik. A kompresszor után a túlhevített gőz a kondenzátorba jut. A kondenzátor egy speciális hőcserélő, ahol hűtőlevegővel vagy hűtővízzel lehűtik és lecsapatják a gőzt. A kondenzátorban vagy egy csőkígyón vagy több párhuzamos csövön vezetik keresztül a hűtőközeget, amely leadja víznek vagy levegőnek a rendszertől elvont hőt.
A lekondenzált, folyékony halmazállapotú hűtőközeget egy fojtáson (kis méretű furattal rendelkező csőszűkítőn, kapilláriscsövön, vagy szabályozható fojtószelepen) vezetik keresztül. A fojtásban adiabatikus állapotváltozás megy végbe: a folyékony hűtőközeg nyomása hirtelen lecsökken, egy része elpárolog és a hűtendő tér hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékletre hűl le. (Ez a jelenség hasonló ahhoz a jól ismert folyamathoz, ami egy szódavizes palackhoz használt szén-dioxid patron átfúrásakor észlelhető: a patron hirtelen annyira lehűl, hogy a kiömlés környékén a levegő páratartalma dér formájában megfagy.) Az elpárologtató a cirkuláló hűtőközegnek átadja a hűtendő térből elvont hőt, melyet majd a kondenzátorban a külső környezet felé vezetődik el. A hűtő körfolyamat befejeződéseként az elpárologtatóból telített hűtőközeg-gőz távozik és lép be újra a kompresszorba, majd az egész folyamat megismétlődik.
Hűtőközegek
Az első megvalósított hűtőgépek ammóniát (NH3) használtak, ez a hűtőközeg ma is elterjedt nagy hűtőrendszerekben. Később alkalmaztak propánt (C3H8), metilkloridot (CH3Cl) kén-dioxidot (SO2), és több más vegyületet. A Freon vegyületcsalád a halogénezett szénhidrogének kereskedelmi neve, melyet a DuPont cég kezdett gyártani majd általánosan elterjedt a hűtőgépiparban kiváló tulajdonságai miatt. Ilyenek többek között a Freon-12 difluor-diklór-metán (CF2Cl2), a Freon-11 trifluor-klór-metán (CF3Cl), vagy a Freon-2 Fluor-diklór-metán (CHFCl2). A freonokat (vagy CFC-ket) széles körben használták kiváló stabilitásuk és biztonságos használhatóságuk miatt: nem gyúlékonyak, kevésbé mérgezőek mint azok a hűtőközegek, amelyeket felváltottak. Később derült ki, hogy egy tulajdonságuk igen veszélyessé vált: ha a freon megszökött, a felső atmoszférába jutva klórtartalmuk erősen rombolta az ózonréteget, mely a Nap erős ibolyántúli sugárzásától védi a föld felszínét. A klóratomok katalizátorként elősegítik az ózon lebomlását. A klór mindaddig aktív katalizátor marad, amíg egy másik atommal kötésbe nem lép és stabil molekulát nem alkot.
A CFC hűtőközegek ma is gyakoriak hűtőgépekben, de egyre csökken mennyiségük. Újabb és kevésbé környezetszennyező hűtőközegek a hidrokloro-fluorokarbonok (HCFC), ilyen például az R-22, melyet a legtöbb mai háztartási hűtőszekrényben használnak és a HFC-k (például az R134a) amelyek a gépkocsikban terjedtek el; ezek felváltották a korábbi CFC-ket. A montreali egyezmény a HCFC-ket is a fokozatosan kivonandó anyagok listájára helyezi, ezeket HFC-kkel (hidrofluor-karbon) fogják helyettesíteni, például R-410A-val, mely már nem tartalmaz klórt.
Napjainkban a szub- és szuperkritikus szén-dioxid is egyre inkább elterjedőben van hűtőközegként, melyet R-744-gyel jelölnek.[2]
A rendszer termodinamikai analízise
A termodinamikai körfolyamat jól követhető az entrópia-hőmérséklet diagramban. A folyamat az 1 pontból indul, ahol a közeg a po nyomáson telített gőz állapotban van. Az 1-2 folyamat adiabatikus kompresszió, mely a kompresszorban játszódik le. Ideális esetben ennek az állapotváltozásnak a képe a diagramban függőleges egyenes (izentropikus kompresszió), valóságban azonban az állapotváltozás irreverzibilis, az entrópia mindig növekszik, ezért a görbe jobb felé kissé elhajlik. A 2-5 folyamatok a kondenzátorban zajlódnak le: a 2-3 folyamat a túlhevítési hő elvonása, a 3. pontban a gőz eléri a telítettségi állapotot a p nyomáson. A 3-4 folyamat során a hőmérséklet nem változik, egyre több gőz csapódik le, a 4. pontban folyadék állapot alakul ki. A 4-5 szakasz a kondenzátorban a folyékony hűtőközeg esetleges utóhűtése, majd az 5-6 folyamat a fojtásos állapotváltozás, ez hirtelen nyomásesést jelent, melynek végén a közeg po nyomásra expandál, a folyadék egy része (mintegy a fele) hirtelen elpárolog és a közeg nedves gőz állapotba kerül, ez a folyamat izentalpikus, vagyis a folyamat közben az entalpia nem változik. Végül a 6-1 folyamat során az elpárologtatóban hőt vesz fel a közeg a hűtendő térből állandó hőmérsékleten és nyomáson, miközben a gőz nedvességtartalma állandóan csökken. Ekkor a közeg a körfolyamat kiindulási pontjára, az 1. állapotba jut vissza és a folyamat kezdődik elölről. Természetesen a fent leírtak ideális közegre vonatkoznak, a valóságos folyamatok kismértékben eltérnek ettől.
Irodalom
- Pattantyús Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 4. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1962.
- Pattantyús Á. Géza: A gépek üzemtana. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. ISBN 963-10-4808-X
- Dr. Jakab Zoltán - Dr. Láng Lajos: Kompresszoros hűtés, Magyar Mediprint Szakkiadó, 2000.
- Beke György: Hűtőipari kézikönyv I.-II. Mezőgazdasági Kiadó, 2002.
- Dr. Jakab Zoltán: Kompresszoros hűtés, I.-II. HKVSZ, 2007.
Jegyzetek
- ↑ Compressors. webtools.delmarlearning.com, 2007. [2012. április 17-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2011. április 28.) Indikátordiagram felvétele egyenáramú hűtőkompresszorban (a szívószelep a dugattyúfedélben van, a hűtőközeget a forgattyúsházból szívja)
- ↑ R-744 as a natural refrigerant - FAQs. [2007. október 6-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. október 6.)