næste: 3.5 Den indre forbrænding Op: 3. Den første lov Forrige: 3.3 Carnot-cyklus Indholdsfortegnelse Indeks

Underafsnit

• • 3.4.0.0.1 Køleskabshardware

Den Carnot-cyklus er blevet brugt til strøm, men vi kan også køre den omvendt. Hvis det er tilfældet, er der nu netto arbejde ind i systemet og netto varme ud af systemet. Der vil være en varmemængde , der afvises ved den højere temperatur, og en varmemængde , der optages ved den lavere temperatur. Den første af disse er negativ i henhold til vores konvention, og den sidste er positiv. Resultatet er, at der udføres arbejde på systemet, at der udtages varme fra en kilde med lav temperatur og afgives til en kilde med høj temperatur. Ordene “lav” og “høj” er relative, og den lave temperaturkilde kan f.eks. være et overfyldt klasseværelse på en varm dag, hvor varmeudvindingen bruges til at køle rummet. Cyklussen og varme- og arbejdsoverførslerne er vist i figur 3.6. I denne driftsform fungerer kredsløbet som et køleskab eller en varmepumpe. Det, vi betaler for, er arbejdet, og det, vi får, er den mængde varme, der udvindes. Ametrisk for anordninger af denne type er ydelseskoefficienten,defineret som

Figur 3.6:Funktion af et Carnot-køleskab

For en Carnot-cyklus kender vi forholdet mellem varmeindgang og varmeudgang, når cyklusen kører fremad, og da cyklusen er reversibel, er disse forhold de samme, når cyklusen kører baglæns. Ydelseskoefficienten er således givet i form af de absolutte temperaturer som

Dette kan være meget større end enheden.

De Carnot-cyklusser, der er blevet tegnet, er baseret på ideal gasadfærd. For forskellige arbejdsmedier vil de imidlertid se anderledes ud. Vi vil se et eksempel, når vi diskuterer tofasesituationer. Det, der er det samme uanset medium, er virkningsgraden for alle Carnot-cyklusser, der fungerer mellem de samme to temperaturer.

3.4.0.1 Køleskabshardware

Typisk vil det termodynamiske system i en køleskabsanalyse være en arbejdsvæske, et kølemiddel, der cirkulerer rundt i et kredsløb, som vist i figur 3.7. Kølemidlets indre energi (og temperatur) hæves og sænkes skiftevis af anordningerne i kredsløbet. Arbejdsvæsken er koldere end køleskabsluften på et punkt og varmere end omgivelserne på et andet punkt. Varmen vil således strømme i den rigtige retning, hvilket fremgår af de to pile i varmevekslerne.

Figur 3.7:Skematisk fremstilling af et husholdningskøleskab

Med udgangspunkt i det øverste højre hjørne af diagrammet beskriver vi processen nærmere. Først passerer kølemidlet gennem en lille turbine eller gennem en ekspansionsventil. I disse anordninger udføres der arbejde af kølemidlet, så dets indre energi sænkes til et punkt, hvor kølemidlets temperatur er lavere end luftens i køleskabet. En varmeveksler bruges til at overføre energi fra køleskabets indre til det kolde kølemiddel, hvilket sænker den indre energi i køleskabet og hæver kølemidlets indre energi. Derefter bruges en pumpe eller en kompressor til at arbejde på kølemidlet, hvorved der tilføres yderligere energi til det, og dets indre energi øges yderligere. Der bruges elektrisk energi til at drive pumpen eller kompressoren. Kølemidlets indre energi øges til et punkt, hvor dets temperatur er højere end omgivelsernes temperatur. Derefter ledes kølemidlet gennem en varmeveksler (ofte spoler på bagsiden af køleskabet), således at energien overføres fra kølemidlet til omgivelserne. Som følge heraf reduceres kølemidlets indre energi, og omgivelsernes indre energi øges. Det er på dette tidspunkt, at den indre energi i køleskabets indhold og den energi, der anvendes til at drive kompressoren eller pumpen, overføres til omgivelserne. Kølemidlet fortsætter derefter videre til turbinen eller ekspansionsventilen og gentager cyklussen.

næste: 3.5 Den interne forbrænding Op: 3. Den første lov Forrige: 3.3 Carnot-cyklus Indholdsfortegnelse Indeks

UnifiedTP