další: 3.5 Vnitřní spalování Nahoru: 3. První zákon Předchozí: 3.3 Carnotův cyklus Obsah Rejstřík

Podkapitoly

• • 3.4.0.1 Hardware chladničky

Carnotův cyklus byl použit pro napájení, ale můžeme ho provozovat i obráceně. Pokud ano, je nyní čistá práce do systému a čisté teplo ze systému. Při vyšší teplotě bude množství tepla odvedeno a při nižší teplotě bude množství tepla pohlceno. První z nich je podle naší konvence záporné a druhé kladné. Výsledkem je, že v soustavě je vykonána práce, teplo je odebráno ze zdroje o nižší teplotě a odvedeno do zdroje o vyšší teplotě. Slova ,,nízká“ a ,,vysoká“ jsou relativní a zdrojem nízké teploty může být přeplněná třída v horkém dni, přičemž odebrané teplo se využívá k ochlazení místnosti. Cyklus a přenosy tepla a práce jsou znázorněny na obrázku 3.6. V tomto provozním režimu cyklus pracuje jako chladnička nebo tepelné čerpadlo. „To, za co platíme,“ je práce a „to, co dostáváme,“ je množství odebraného tepla. Metrikou pro zařízení tohoto typu je koeficient výkonu,definovaný jako

Obrázek 3.6:Provoz Carnotovy chladničky

Pro Carnotův cyklus známe poměry tepla přiváděného a tepla odváděného při chodu cyklu vpřed, a protože je cyklus vratný, jsou tyto poměry stejné i při chodu cyklu vzad. Koeficient výkonu je tedy dán z hlediska absolutních teplot jako

Ten může být mnohem větší než jednotka.

Carnotovy cykly, které byly nakresleny, jsou založeny na chování ideálního plynu. Pro různá pracovní média však budou vypadatjinak. Příklad uvidíme, až budeme probírat dvoufázové situace. To, co je stejné bez ohledu na médium, je účinnost všech Carnotových cyklů pracujících mezi stejnými dvěma teplotami.

3.4.0.1 Hardware chladničky

Typicky bude termodynamickým systémem při analýze chladničky pracovní kapalina, chladivo, které obíhá po smyčce, jak je znázorněno na obrázku 3.7. V případě chladničky je to pracovní kapalina, chladivo, které obíhá po smyčce. Vnitřní energie (a teplota) chladiva se střídavě zvyšuje a snižuje pomocí zařízení ve smyčce. Pracovní kapalina je v jednom bodě chladnější než chladicí vzduch a v jiném bodě teplejší než okolí. Teplo tedy bude proudit příslušným směrem, jak ukazují dvě šipky ve výměnících tepla.

Obrázek 3.7:Schéma domácí chladničky

Začneme-li v pravém horním rohu schématu, popíšeme proces podrobněji. Nejprve chladivo procházímalou turbínou nebo expanzním ventilem. V těchto zařízeních vykonává chladivo práci, takže se jeho vnitřní energie snižuje na bod, kdy je teplota chladiva nižší než teplota vzduchu v chladničce. K přenosu energie z vnitřku chladničky do chladného chladiva se používá výměník tepla, který snižuje vnitřní energii vnitřku a zvyšuje vnitřní energii chladiva. Poté se k práci s chladivem použije čerpadlo nebo kompresor, který mu dodá další energii, a tím dále zvýší jeho vnitřní energii. K pohonu čerpadla nebo kompresoru se používá elektrická energie. Vnitřní energie chladiva se zvýší na teplotu, která je vyšší než teplota okolí. Chladivo pak prochází výměníkem tepla (často cívky v zadní části chladničky), aby se energie z chladiva přenesla do okolí. Výsledkem je snížení vnitřní energie chladiva a zvýšení vnitřní energie okolí. V tomto bodě dochází k přenosu vnitřní energie obsahu chladničky a energie použité k pohonu kompresoru nebo čerpadla do okolí. Chladivo pak pokračuje k turbíně nebo expanznímu ventilu a cyklus se opakuje.

další: 3.5 Vnitřní spalování Nahoru: 3. První zákon Předchozí: 3.3 Carnotův cyklus Obsah Rejstřík

UnifiedTP