導入
蒸気圧縮冷蔵庫は、圧縮後の冷媒流体からの蒸気の凝縮と膨張後の蒸発に基づいています。これは、コールドを製造する最も一般的なプロセスです。この原理はヒートポンプの原理とは逆です。
このプロセスは、ガスが圧縮され、室温まで冷却されてからタービン内で膨張するターボ冷凍機とは区別されます。この他のプロセスには相変化は含まれません。ガスタービンのブレイトンサイクルに似ていることに注目できます。
原理
圧縮冷凍システムには少なくとも 6 つの要素が含まれています。
これら 6 つの要素は、冷凍システムの動作を保証するための最低限のものです。また、冷凍回路は完全に無水でなければなりません。実際、現在の主な冷媒に含まれるフッ素は水に溶解し、酸を形成する可能性があります。したがって、水は冷凍回路にとって最大の敵です。
この図にあるように、コンプレッサーは冷媒を循環させています。コンプレッサーの HP (高圧) ポートはガス状で非常に高温の状態になります。次に、凝縮器から始まる HP 側を通過します。
冷媒は凝縮器を通過する際に多くのカロリーを失い、凝縮します。したがって、状態の変化が観察されます。凝縮器と膨張弁の間の配管は、適切には「液体ライン」と呼ばれます。
したがって、膨張機には液体状態の冷媒が供給されます。これにより制限が生じます。つまり、LP (低圧) 側に供給する冷媒の圧力が低下します。レギュレーターの出口では、冷媒の温度低下だけでなく圧力の大幅な低下も観察されます。次に、冷媒は混合されます(つまり、15% が気体、85% が液体)。 (これらのパーセンテージ値は例として示されているため、注意して受け取る必要があります。重要なことは、ここでは混合物であることを覚えておくことです)。
混合流体は蒸発器を通過します。後者でも、状態の変化が観察されます。実際、流体の液体部分は蒸発器付近で沸騰し、カロリーを吸収します。
その後、気体の状態の流体がコンプレッサーの LP ポートから吸入され、サイクルが更新されます。
顕熱と潜熱
- 顕熱とは、温度の低下または上昇を引き起こすために吸収または供給する必要がある熱の量です。
- 潜熱は、状態変化を引き起こすために吸収または供給されなければならない熱の量です。
- -10°Cの氷4kg。
- 1kWの抵抗;
- 氷の比熱: 2.09 kJ・kg − 1・K − 1 ;
- 氷の潜熱：335 kJ・kg − 1 。
まず、抵抗が氷を加熱して氷の温度を 0℃ にします。 （比熱）
2.09×4×10＝83.6kJ（式：Q＝m×C×温度差）
次に、抵抗によってこの氷が 0°C に加熱され、状態が変化します。 （潜熱）
335 x 4 = 1340 kJ (式: Q’ = mx L ただし、L = 335 kJ kg − 1 K − 1 )
1 kJ/秒 = 1 kW
したがって、この氷が溶けるには、1340 kJ + 83.6 kJ、つまり 1423.6 秒、つまり約 24 分かかります。
この実験は、供給されるエネルギー（ここでは熱）の最大量が潜伏期に消費されるという事実を強調しています。したがって、一次回路では、温度差ではなく状態の変化に取り組むことが非常に興味深いのです。冷凍システムはこの原理に基づいて機能します。
冷凍システムの動作サイクル中に、凝縮器と蒸発器という 2 つの熱交換器のレベルで同様の現象が観察されます。
- 気体→液体凝縮器での冷媒の状態の変化(カロリーの大幅な収益) + 冷媒の温度の相対的な低下 (カロリーの収益の低下)。
- 蒸発器での冷媒の状態の変化: 液体→気体 (カロリーの大幅な吸収) + 冷媒の温度の相対的な上昇 (カロリーの吸収が少ない)。
したがって、これらの状態変化は、冷凍システムが適切に機能するために不可欠です。