Következő: Következő: 3.5 A belső égés Felfelé: 3. Az első törvény Előző: 3.3. A Carnot-ciklus Tartalomjegyzék

Alfejezetek

• • 3.4.0.1. Hűtőgép hardver

A Carnot-ciklust az energia előállítására használtuk, de fordítva is működtethetjük. Ha ez így van, akkor most nettó munka kerül a rendszerbe és nettó hő távozik a rendszerből. A magasabb hőmérsékleten egy hőmennyiség lesz elutasítva, és egy hőmennyiség lesz elnyelve az alacsonyabb hőmérsékleten. Az előbbi a mi konvenciónk szerint negatív, az utóbbi pedig pozitív. Az eredmény az, hogy a rendszerben munkát végeznek, az alacsony hőmérsékletű forrásból hőt vonnak el, a magas hőmérsékletű forrásba pedig hőt utasítanak vissza. Az “alacsony” és “magas” szavak relatívak, és az alacsony hőmérsékletű forrás lehet egy zsúfolt tanterem egy forró napon, ahol a hőelvonást a helyiség hűtésére használják. A ciklus, valamint a hő- és munkaátadás a 3.6. ábrán látható. Ebben a működési módban a ciklus hűtőszekrényként vagy hőszivattyúként működik. Amit fizetünk, az a munka, és amit kapunk, az a kivont hőmennyiség. Az ilyen típusú készülékek Ametrikus értéke a teljesítménytényező, amelyet a következőképpen határoznak meg:

3. ábra.6:Carnot-hűtőgép működése

A Carnot-körfolyamat esetében ismerjük a belépő és a kilépő hő arányát, amikor a körfolyamat előre halad, és mivel a körfolyamat megfordítható, ezek az arányok ugyanolyanok, amikor a körfolyamat visszafelé halad. A teljesítménytényező így az abszolút hőmérsékletek tekintetében a következőképpen adódik

Ez sokkal nagyobb lehet az egységnél.

A rajzolt Carnot-ciklusok ideális gázviselkedésen alapulnak. Különböző munkaközegek esetén azonban másképp fognak kinézni. Egy példát akkor fogunk látni, amikor a kétfázisú helyzeteket tárgyaljuk. Ami a közegtől függetlenül ugyanaz, az a hatásfokminden Carnot-ciklus esetében, amely ugyanazon két hőmérséklet között működik.

3.4.0.1 Hűtőgép hardvere

Tipikusan egy hűtőgép elemzésében a termodinamikai rendszer egy munkafolyadék, egy hűtőközeg lesz, amely egy hurok körül kering, amint az a 3.7. ábrán látható. A hűtőközeg belső energiáját (és hőmérsékletét) a hurokban lévő eszközök felváltva emelik és csökkentik. A hűtőközeg egy ponton hidegebb, mint a hűtőszekrény levegője, egy másik ponton pedig melegebb, mint a környezet. Így a hő a megfelelő irányba áramlik, amit a hőcserélőkben lévő két nyíl mutat.

3.7. ábra:Egy háztartási hűtőszekrény vázlata

A diagram jobb felső sarkából kiindulva részletesebben ismertetjük a folyamatot. Először a hűtőközeg áthalad egy kis turbinán vagy egy tágulási szelepen. Ezekben az eszközökben a hűtőközeg munkát végez, így a belső energiája olyan szintre csökken, ahol a hűtőközeg hőmérséklete alacsonyabb, mint a hűtőszekrényben lévő levegőé. Egy hőcserélő segítségével energiát adnak át a hűtőszekrény belsejéből a hideg hűtőközegnek.Ez csökkenti a belső energiát, és növeli a hűtőközeg belső energiáját. Ezután egy szivattyút vagy kompresszort használnak arra, hogy munkát végezzen a hűtőközeggel, további energiát adva hozzá, és így tovább növelve annak belső energiáját. A szivattyú vagy a kompresszor meghajtására elektromos energiát használnak fel. A hűtőközeg belső energiája olyan szintre emelkedik, ahol hőmérséklete melegebb, mint a környezet hőmérséklete. A hűtőközeget ezután hőcserélőn (gyakran a hűtőszekrény hátulján lévő tekercseken) vezetik át, hogy az energia a hűtőközegből a környezetbe kerüljön. Ennek eredményeként a hűtőközeg belső energiája csökken, a környezet belső energiája pedig nő. Ezen a ponton a hűtőszekrény tartalmának belső energiája és a kompresszor vagy a szivattyú meghajtására használt energia átkerül a környezetbe. A hűtőközeg ezután továbbhalad a turbinához vagy a tágulási szelephez,megismételve a ciklust.

Következő: Következő: 3.5 A belső égés Felfelé: 3. Az első törvény Előző: 3.3. A Carnot-ciklus Tartalomjegyzék

UnifiedTP