מבוא לקירור

מערכות קירור נמצאות בכל מקום, ויש להן השפעה עצומה על חיי היומיום שלנו. בכל פעם שאתם מאחסנים מזון במקרר או במקפיא, או מדליקים את המזגן, אתם משתמשים במערכות קירור. ביסודו של דבר, המשימה של מערכות אלה היא להסיר חום ממאגר קר ולהפקיד אותו במאגר חם, נגד הכיוון הטבעי של זרימת חום. הטכנולוגיה הדומיננטית המועסקת כדי להשיג זאת היא מחזור דחיסת האדים. וידאו זה ימחיש כיצד פועל מחזור דחיסת האדים, ולאחר מכן להדגים כיצד הוא משמש במערכת קירור פשוטה נשאבת ביד. בסוף, הוא ידון בכמה בקשות נוספות.

מחזור דחיסת האדים הוא מחזור תרמודינמי המבוצע על נוזל עבודה, או קירור, כך שהחום יזרום לתוך הקירור מהמאגר הקר ומחוץ למקרר למאגר החם. זה דורש מחזור מכני של הקירור, כמו גם מעברים מתואמים של מצב תרמודינמי שלה. המחזור מנצל את כיפת האדים, אזור של מרחב פאזה קירור שניתן לראות בדיאגרמות אנטרופיית הטמפרטורה ואנטלפיית הלחץ. בדיאגרמות אלה, האזור השמאלי מציין שלב נוזלי, התחום חלקית על-ידי קו הנוזל הרווי, והאזור הימני מציין את שלב האדים, התחום באופן דומה על-ידי קו האדים הרווי. קווי הרוויה נפגשים בנקודה הקריטית, שמעליה הנוזל הוא סופר קריטי. בין קווי הרוויה, הנוזל הוא דו פאזי והטמפרטורה היא פונקציה של לחץ כפי שצוין על ידי איזותרמה על דיאגרמת אנטלפיה הלחץ. באזור זה, הטמפרטורה והלחץ אינם יכולים להיות מגוונים ללא תלות זה בזה, ולכן כל ערך של לחץ מציין טמפרטורה. לכן, הטמפרטורה של תערובת דו פאזית ניתן להתאים על ידי שינוי הלחץ. עם זה בחשבון, בואו נבחן את מחזור דחיסת האדים. להמחשה, נניח R-134a הוא קירור וקצב זרימת מסה של 0.01 ק"ג לשנייה. ישנם ארבעה שלבים במחזור: דחיסה, עיבוי, הרחבה ואידוי. כל אחד מהם מתאר מעבר בין נקודות שהייה מרכזיות של הקירור. במהלך דחיסה, אדי לחץ נמוך נכנסים למדחס וקלט העבודה למדחס משמש ללחץ על הקירור. לאחר שעזב את המדחס, אדי הלחץ הגבוה עוברים למדחה, כאן, החום נדחה למאגר החם שמסביב כמו הקירור מתנדם איזוברית. קירור בלחץ גבוה עכשיו בשלב נוזלי, ואז זורם דרך מכשיר הרחבת ויסות. הנוזל מתרחב באופן טרופי כאשר עוברים דרכו, וככל שהוא יורד, מהבהב למצב דו פאזי, ויורד לטמפרטורה נמוכה יותר. בשלב האחרון, קירור הטמפרטורה הנמוכה נכנס לאייד וסופג חום מהמאגר הקר. זה מניע אידוי איזוברי כשהקירור זורם דרכו. המחזור הושלם כאשר אדי הקירור בלחץ נמוך חוזרים למדחס. בדוגמה זו, יכולת הקירור של המאייד היא 1.67 קילוואט, וקלט העבודה של המדחס הוא 0.31 קילוואט, ולכן מקדם הביצועים, או יעילות המערכת, הוא 5.4. עכשיו שאתם מבינים איך המחזור עובד, בואו נבנה וננתח מקרר פשוט כדי להראות למנהלים האלה בפעולה.

זהירות, ניסוי זה כרוך במערכות בלחצים גבוהים ושימוש בקירור, אשר יכול להיות מסוכן בריכוזים גבוהים. תמיד בצע אמצעי זהירות סבירים ולבש ציוד מגן אישי מתאים. יש להקפיד על אוורור נאות בעת עבודה עם קירור. התחל בבניית מערכת המקרר עם מדחס האדים. התקן שסתום שרדר ביציאה אחת של גליל פנאומטי פעולה כפולה, ולאחר מכן חבר טי התאמת צינור ליציאה השנייה. צרף שסתומי בדיקה על שתי היציאות הנותרות של טי, כך אחד מצביע פנימה והשני מצביע כלפי חוץ. תצורה זו תאפשר קירור להיגרר מן המאייד וסולק אל המדחדד בלחץ גבוה. המדחס יופעל על ידי משאבת רצפת אופניים בלחץ גבוה שונה. הסר את רכיב שסתום בדיקת חרוז גומי מצנרת משאבת האופניים. זה יאפשר למדחס להתרחב ולמשוך בקירור בין משיכות שאיבה. התקן טיז התאמת צינור עם מדי לחץ משני צידי המדחס, כך שניתן יהיה לפקח על הלחץ במעלה הזרם ובמורד הזרם. אביזרי טי מחוברים באמצעות שסתומי בדיקה, המאפשרים זרימה רק בכיוון אחד. כאשר הבוכנה מורחבת, שסתום הבדיקה השמאלי מאפשר זרימה ממאדה הלחץ הנמוך לנפח המדחס. כאשר הבוכנה מדוכאת, האדים בלחץ ונכפים דרך שסתום הבדיקה הנכון למחזק הלחץ הגבוה. על ידי רכיבה על הבוכנה, זרם מתמשך של אדי לחץ נמוך ניתן לצייר מן המאייד ונמסר למגד בלחץ גבוה. השלב הבא של המערכת הוא המחזק, אשר נבנה מאורך צינורות אלומיניום. יוצרים את הצינורות ל סליל, על ידי עטיפתו סביב ליבת גומי קשיחה בקוטר 2.5 ס"מ לארבעה סיבובים, ולאחר מכן, השתמש בהתאמה לדחיסה כדי לחבר קצה אחד ליציאה הפתוחה של הטי, במורד הזרם של המדחס. הקפד להתקין ולהדק את האבזור להנחיות היצרן. לאחר מכן להתקין אורך קצר של צינור PVC ברור בין שני מרפקי צינור הפחתת. זה ישמש כמאגר עבור קירור בלחץ גבוה, מחובר לשקע של צינורות מעובה עם מתקן דחיסה אחר. השלב הבא הוא המרחיב, אבל זה גם מקום נוח להוסיף יציאת טעינה למילוי וניקוז קירור. בנה את יציאת הטעינה על ידי שילוב מחבר התאמת התלקחות A.N.S.A.E עם שסתום כדור ותלול צינור אחר. חבר שסתום מחט לצד אחד של טי הצינור עבור התקן ההרחבה. לבסוף, השתמש בקטע אחר של צינורות אלומיניום כדי לחבר את היציאה השלישית של טי הצינור לנקודה הנמוכה של המאגר. החלק היחיד שנותר הוא המאייד. צור סליל שני של צינורות אלומיניום באותה טכניקה כמו קודם, וחבר אותו בין שקע שסתום המחט לבין מפרצון המדחס, כדי להשלים את לולאת הקירור. עכשיו כשהמערכת מורכבת, מלאו אותה באוויר דחוס דרך יציאת הטעינה כדי לבדוק דליפות. השתמש בתרסיס מים סבון כדי לזהות כל קשר דולף ולבצע תיקונים לפי הצורך. לבסוף, חברו את התרמו-צמדים לסלי המדחס והמיידים למדידת טמפרטורה. עכשיו אתם מוכנים להטעין ולהפעיל את המקרר.

טעינה היא תהליך של שני שלבים. האוויר מפונה תחילה מהמערכת ולאחר מכן נוסף קירור. חברו את היציאה האמצעית של סעפת טעינה בקירור, ליציאת הטעינה במקרר. לאחר מכן חבר משאבת ואקום ליציאת הלחץ הנמוך של הסעפת, ופחית קירור ליציאת הלחץ הגבוה. סגור את כל השסתומים ולאחר מכן הפעל את משאבת הוואקום. פתח בהדרגה את כל שסתומי המערכת כדי לפנות אוויר מהמערכת. לאחר שהאוויר פונה מהמערכת, פתחו בקצרה את שסתום מיכל הקירור כדי לנקות כל אוויר מקו הקירור, ולאחר מכן סגרו אותו שוב. כעת, לאחר שכל האוויר פונה, בודדו את משאבת הוואקום על ידי סגירת יציאת הלחץ הנמוך בסעפת הטעינה בקירור. להפוך את מיכל הקירור ולהזריק קירור נוזלי לתוך המערכת עד הרמה במאגר בלחץ גבוה הוא מעט מעל רמת שסתום המחט. השלב האחרון הוא להתאים את שסתום המחט עד שהוא בקושי פתוח, ולאחר מכן לחבר את צינור משאבת האופניים שסתום שריידר על המדחס. הפעל את המקרר על ידי שאיבת משאבת האופניים, כפי שאתה עושה, לעקוב אחר לחצים בצד הגבוה והנמוך, כמו גם את טמפרטורות המאייד והמדחה. כאשר מגיעים לתנאי מצב יציבים, תיעד לחצים וערכי טמפרטורה אלה. אם המדדים מדווחים על לחץ מד, כלומר לחץ ביחס לאטמוספירה, אז להמיר את הקריאות ללחץ מוחלט על ידי הוספת אווירה אחת לקריאה.

תסתכל על תוצאות הביצועים של המקרר שלך. ראשית, השווה את הטמפרטורות הנמדדות לטמפרטורות הרוויה המתאימות של הקירור בלחצים הנמוכים והגבוהים שנמדדו. במקרה זה, המדידות תואמות באופן הדוק. הפער בטמפרטורת המאייד עשוי לנבוע מהעברת חום מאוויר הסביבה לחלק החיצוני של התרמו-סקופ. טמפרטורת המרוכז תואמת בתוך סובלנות ניסיונית, אבל זה יכול גם להיראות חם מהצפוי אם thermocouple ממוקם קרוב מדי לחלק מחומם סופר של המדחוס. סיים את הניתוח על-ידי ציון נקודות המצב ועקומות חיבור משוערות בדיאגרמות אנטרופיית טמפרטורה ואנטלפיה בלחץ. ניתן לראות כי המערכת הפשוטה מניבה ביצועים מוגבלים עם יכולת קירור נמוכה ומעלית נמוכה, בהשוואה למערכות מסחריות. מכיוון שחלק גדול מעבודות הקלט הוא דחיסת אוויר במשאבת האופניים, ניתן לשפר את הביצועים עם קירור בלחץ נמוך יותר. בנוסף, באמצעות שסתום הרחבה שיכול לשמור על הבדל לחץ גדול יותר יהיה מועיל. רוב המערכות המסחריות משתמשות שסתום התרחבות מבוקר טמפרטורה, אשר מתאים באופן דינמי את פתיחתו כדי לשמור על טמפרטורת המאייד הרצויה. עכשיו לאחר שניתחנו את התהליך הבסיסי, בואו נסתכל על כמה יישומים טיפוסיים אחרים.

מחזור דחיסת האדים הוא טכנולוגיית הקירור הדומיננטית המשמשת בהתקנים נפוצים רבים. ניהול תרמו עבור אלקטרוניקה הפך חשוב יותר ויותר כמו גודל הרכיבים ירד בהתמדה, בעוד הדרישות לחשמל ומהירות גדלו. קירור מחשבי סופר ואלקטרוניקה עתירת עוצמה אחרים באמצעות מחזור דחיסת האדים, יש יתרונות רבים על פני טכנולוגיות אחרות. מחזור דחיסת האדים יכול לשמש גם כמשאבת חום. במצב זה, החום נרכש מאידה מסביבת טמפרטורה נמוכה ולאחר מכן מועבר לחלל ממוזג חם יותר. זה יכול להיות מצב יעיל של חימום לעומת חימום התנגדות ישירה, כי רוב החום נמסר נשאב מהסביבה, ורק חלק קטן מסופק מדחס כמו עבודה מכנית.

הרגע צפית בהקדמה של יובה לקירור ולכיפה של האדים. כעת עליך להבין כיצד מחזור דחיסת האדים מיושם במערכות קירור, וכיצד לנתח ביצועים באמצעות אנטרופיית טמפרטורה ודיאגרמות אנטלפיה בלחץ. תודה שצפיתם.