Εισαγωγή στη Φύση της Ψύξης

Εισαγωγή στη Φύση της Ψύξης

• Εισαγωγή στις φυσικές ιδιότητες των ψυκτικών υλικών και στην καταγραφή τους σε γραφικές παραστάσεις/πίνακες.
• Παρουσίαση του Διεθνούς Συστήματος Μονάδων (ΔΣΜ) που χρησιμοποιείται στο σεμινάριο.

Διεθνές Σύστημα Μονάδων

• Παραθέτει τις παραμέτρους, τις μονάδες μέτρησης, και τα σύμβολα μονάδων μέτρησης για:
  • Μήκος (μέτρο, m)
  • Μάζα (κιλό, kg)
  • Χρόνος (δευτερόλεπτο, s)
  • Θερμοκρασία (Κέλβιν, K)
  • Ηλεκτρικό Ρεύμα (Αμπέρ, A)
  • Φωτεινή Ένταση (καντέλα, cd)
  • Ποσότητα Ύλης (μολ, mol)
  • Ενέργεια (Τζάουλ, J)
  • Ισχύς (Βατ, W)
• Τα σύμβολα μονάδων που προέρχονται από ονόματα ανθρώπων είναι κεφαλαία.

Μονάδες Πίεσης

• Πίεση ορίζεται ως δύναμη ανά εμβαδόν (Π=Δ/Ε).
• Η δύναμη μετριέται σε Νιούτον (Ν), το εμβαδόν σε τετραγωνικά μέτρα (m²).
• Η μονάδα μέτρησης N/m² ονομάζεται Πασκάλ (Pa).
• Η ατμοσφαιρική πίεση είναι περίπου 100.000 Pa.
• 100.000 Pa = 1 bar ή 10 MPa = 1 bar.
• Μικρές πιέσεις μετρούνται σε Pa, μεγάλες σε bar.

Μέτρηση Πίεσης και Πιεσόμετρα (Μανόμετρα)

• Τα υοειδή μανόμετρα είναι ένας απλός τύπος συσκευών για χαμηλές πιέσεις, ειδικά σε συστήματα φουγάρων.

Μανόμετρο Μπουρντόν

• Αυτός ο τύπος μανόμετρου χρησιμοποιείται στα περισσότερα ψυκτικά συστήματα, βασιζόμενος σε έναν ελλειπτικό σωλήνα που διαστέλλεται/συστέλλεται με την πίεση.

Μετρητής Πίεσης

• Τα μανόμετρα δείχνουν 0 Pa σε ατμοσφαιρική πίεση.
• Πίεση πάνω από την ατμοσφαιρική: θετική πίεση.
• Πίεση κάτω από την ατμοσφαιρική: αρνητική πίεση (κενό).
• Σύνθετοι μετρητές μετρούν πάνω/κάτω από την ατμοσφαιρική, χρησιμοποιούνται στην αναρρόφηση ψυκτικών συστημάτων.

Απόλυτη Πίεση

• Μετριέται από το απόλυτο μηδέν (τέλειο κενό), άρα όλες οι τιμές είναι θετικές.

Μέση Ατμοσφαιρική Πίεση (ΜΑΠ)

• Εξαρτάται από υψόμετρο, θερμοκρασία, κλίμα.
• Μετριέται στο επίπεδο θάλασσας.
• Μπορεί να μετρηθεί σε διάφορα συστήματα μονάδων (p.s.i., Hg, Mm Hg, Pa, bar):
  • 14,69 p.s.i.
  • 29,92 Hg
  • 760 Mm Hg
  • 101,325 Pa
  • 1,013 bar
• Χρησιμοποιείται το "barg" για τη σχετική πίεση και το "bara" για την απόλυτη.
• 0 barg = 1,013 bara.

Κλίμακες Θερμοκρασίας

• Βασική μονάδα: Κέλβιν (Κ), μονάδα απόλυτης κλίμακας (χρησιμοποιεί το απόλυτο μηδέν ως αρχή).
• Η κλίμακα Κελσίου βαθμονομείται με τα σημεία βρασμού/πήξης νερού.
• 0 °C είναι το σημείο τήξης, 100 °C το σημείο βρασμού.
• 1 °C διαφορά θερμοκρασίας = 1 K διαφορά θερμοκρασίας.

Ενέργεια

• Δυνατότητα ενός αντικειμένου να παράγει έργο.
• Η ενθαλπία σχετίζεται με τη θερμότητα (kJ/kg).
• Η ενθαλπία αυξάνεται με μηχανική εργασία ή μεταφορά θερμότητας στο ρευστό.
• Αφαιρώντας θερμότητα, η ενθαλπία μειώνεται.
• Οι τιμές ενθαλπίας προέρχονται από διαγράμματα/πίνακες (τιμή ενθαλπίας για 1 κιλό).
• Παραδείγματα συστημάτων ψύξης

Αισθητή Θερμότητα

• Προσθήκη θερμότητας που αλλάζει τη θερμοκρασία χωρίς αλλαγή φάσης.

Λανθάνουσα Θερμότητα

• Προσθήκη θερμότητας που αλλάζει τη φάση χωρίς αλλαγή θερμοκρασίας.
• Λανθάνουσα θερμότητα των εξής:
  • Ρευστοποίησης.
  • Τήξης.
  • Εξάτμισης.
  • Συμπύκνωσης.
  • Πήξης.
• Η λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης/συμπύκνωσης συμβαίνει κατά την εξάτμιση/συμπύκνωση της ψυκτικής ουσίας.

Διατήρηση Ενέργειας

• Η ενέργεια δεν δημιουργείται/καταστρέφεται, αλλά αλλάζει μορφή.
• Αρχή Διατήρησης της Ενέργειας.
• Παράδειγμα: η κινητική ενέργεια οχήματος μετατρέπεται σε θερμότητα στα φρένα.

Ενθαλπία

• Προσδιορίζεται ως το άθροισμα της εσωτερικής ενέργειας και της ενέργειας πίεσης/όγκου.
• Μετριέται σε Joules.
• Χαρακτηρίζεται από μεταφορά της ενθαλπίας μέσα και έξω από το υγρό στα ψυκτικά συστήματα.

Μεταφορά Θερμικής Ενέργειας

• Η μεταφορά θερμότητας συμβαίνει από θερμότερα σε ψυχρότερα υγρά.
• Ο εξατμιστής σε ένα ψυκτικό σύστημα είναι ένας απλός εναλλάκτης θερμότητας.

Μεταφορά Θερμικής Ενέργειας

• Όταν ένα υγρό θερμαίνεται υπό σταθερή πίεση, η θερμοκρασία αυξάνεται (αισθητή θερμότητα).
• Κατά την εξάτμιση, εμπλέκεται λανθάνουσα θερμότητα σε σταθερή θερμοκρασία.
• Στο νερό, η θερμοκρασία κορεσμού είναι 100 °C σε ατμοσφαιρική πίεση. Τα ψυκτικά υλικά έχουν χαμηλότερο σημείο βρασμού.

Πίεση και Θερμοκρασία

• Η επεξεργασία υπόκειται σε σταθερή πίεση στο προηγούμενο κεφάλαιο.
• Η θερμοκρασία βρασμού αλλάζει με την πίεση.
• Τα ψυκτικά υλικά εκμεταλλεύονται αυτή την ιδιότητα για μεταφορά θερμότητας.

Δυναμικότητα ενός Συστήματος Ψύξης

• Ο ρυθμός ροής θερμικής ενέργειας μετριέται σε Joules ανά δευτερόλεπτο (J/s) ή Watts (W):
  • 1 J/s = 1 W
• BTU ανά λεπτό είναι μια παρωχημένη μονάδα μέτρησης.
• Τα ψυκτικά συστήματα κατατάσσονται ανάλογα με το ρυθμό ψύξης που επιτυγχάνουν.
• Μονάδα μέτρησης: "τόνος ψύξης," που βασίζεται στο λιώσιμο πάγου (2.000 lb) σε 24 ώρες:
  • Ολική αφαιρετέα θερμότητα = 144 BTU/lb * 2000 lb = 288,000 BTU
  • Ρυθμός είναι 288,000 BTU / (24 ώρες) = 12,000 BTU/h
  • 1 τόνος ψύξης = 12.000 BTU/h ή 3,52 kW

Αναγνώριση Κοινών Ψυκτικών Υλικών:

• Είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τον τύπο του ψυκτικού υλικού σε ένα σύστημα για την σωστή συντήρηση.
• Η ανάμιξη ψυκτικών υλικών πρέπει να αποφεύγεται για την σωστή επεξεργασία.

Μέθοδοι αναγνώρισης ψυκτικών υλικών:

• Ανάγνωση του τύπου από την ετικέτα του κατασκευαστή

• Ανάγνωση της ετικέτας TEV (TEX)

• Από τα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας-πίεσης

• Με χημική ανάλυση

• Πρέπει να χρησιμοποιηθεί εξειδικευμένος εξοπλισμός αν υπάρχουν αμφιβολίες.

• Χρησιμοποιήστε ένα συσκευής μέτρησης μάζας για μια ακριβή αναγνώριση.

• Για τις ουσίες που χρειάζονται αναγνώριση μπορείτε να κάνετε μια ανάλυση.

Αναγνώριση Χρησιμοποιώντας "Τεστ Σταθερής Πίεσης"

• Σύγκριση της στατικής πίεσης και της θερμοκρασίας περιβάλλοντος του κυλίνδρου.
• Απαιτείται μετρητής πίεσης, θερμόμετρο, διαγράμματα/πίνακες.
• Πρέπει να υπάρχει υγρό και ατμός μαζί για χρήση.

Στη μέθοδο

• Βεβαιωθείτε ότι υπάρχει αέρια-υγρή μορφή
• Συνδέστε ένα μετρητή πίεσης με τον σωστό εξοπλισμό
• Μετρήστε την ακριβής θερμοκρασία
• Συγκρίνετε τις τιμές
• Ποτέ μην ξεπερνάτε την κλίμακα μανομετρικής πίεσης.

Νόµος του Dalton τns Μεριχής Πίεσης

• Βοηθά στην αναγνώριση συνθηκών με πάνω από μία ουσίας σε κύλινδρο/δοχείο.
• "Ή ολική πίεση έvος περιoριoµέvoυ µίγµατoς αερίωv είvαι τo άθρoισµα τωv πιέσεωv τoυ καθέvος απo τα αέρια πoυ βρίσκovται στo µίγµα".
• ΠαραδείγµατoS χάριv, µία µέτρηση γla R134a δίvει πίεση 5bar στoυς 22°C, ασ έxει γίvει oρθή αναγνώριση.
• Αv ń πίεση ήταv 6bar για τηv ίδla θερµoκρασία, τότє 1bar µίας άλλns oυσίας είvαι Παρών.

Βασικά μέρη συστήματος ψύξης

• Απαριθµεί τα βασικά στoιχεία ενός συστńµατoç συµπίєons" Eΐσayωγή

• Eξατµıστής

• Συµπιєστής

• ΕυµπυhωτιS

• Συόκευέj Διαστολής

• Aσxєτα µє τo µέyεθος, ΠєрІπλοкі] ή ηλία τoυ συστήµατos. oι αρψςs AєItουpyία δεν αλλάζουν,

O Eξατµιστής

• O EEat µιστής βρίσκєTαl ΣTο χώρo δΠoυ θα r|:uxθєί Ο σκοπóc του єίvαι να µєταтрєψєІ TO
• ΨυXΤΙΚΟ υyρό σε ατµδ µє το va amoppoxó ΘєрµόΤητα αTÓ τα ΠεΡΙβάλλOvTα Toul Eτσι θa µ€ιwσεΙ ϊη ϑєрµοKpaoία τoυ χώρou óΠoυ είvαι τοπoaєTηµέvoς.

O Συµπυħωtńs.

• O ΣυµπυκvωΤńs είvαι εvαλλάκτńs θερµóTηταç µєςα στov οποíο pέel uπέρΘєрµos ατµδς
• Ψuçктіκoύ υλικοu υψηλήc πίεσns Το Ψuçктіκό υλικό απoβάλλєï @єрµότńτα στo µέσο ψuxńs και
• ΞυµΠυKVώvєTαl σε υypů υψηλήπi€ ση5 Γιια να επιτєυχΘ€ί αuτŕ ń αλλαή κατάοтаσης του ψηκτικού
• Yλirou. o SvμπυKvωτŃς Πρέπει να అpαιρέσεĭ ũπєpΘέρµαvσι]. λανθάνovoα ΘєрµóΤητα και ααθηTή · θερµóTηta yια να προκαλέει υπόψυχπ στo υуρό , Éìναι €ίτìśηq.

Ο Συµπiєστńς

• O Σuµ ΠΙєστńς λεItoupyєĺ sanv AVTλ ία τoυ συcτήµatoc Συνήεει τov ΨυXΤΙΚ ρό ατµ oποU
• Eξéρχєται aπÓ τοv εξατµιζσή. awєβάζovταç tOu tην Πįєσή tou και τι ϑєρµοkρaoία toug Η τeλiή nίεσn αντιστοψέi σε θερμοκρασία.

ΣυσκευŃ Metpńσεwç PoŃç (συoκευŕ ΕκTόvωσης

• Αυτή ή συσκєυn ελέγχει Tηv poł tou ψυκτικό ulιtkoû πou ειδέρχεταı στov εάτµιoτŕ.
• Ίταν τι υγρό ψηλής δτєης περάσει µξσα απδ τη βαłβίδα τίεση ταu χauηλ wvει αρq ка και ή
• A θερµορασίaj του.
• Η ΘερΜσTαтіνή bαłβida ΕIναι. emσης. υmΕύouvn για το поoođó uπерΘέρµαvoης πou θα υτTapχεϊο Στov ΨçkTіκó aτµ,av nai ο Єατµιστής τvαι o προµηOєuΤńs thç υπερθέp µavans @a πρέπει va
• σημEιwθεί παρόl' αUTά, όπ Δεν ελέγxoυv όλєS αι συσκєυες mêtPησής τlv Uτερηέρ μavσn

O Βασικός Κύκλος

• Το υγρό στη χαμηλή θερμοκρασία ρέει από τη βαλβίδα διαστολής στον εξατμιστή όπου απορροφάται θερμότητα και προκαλεί ψύξη.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ

• Το ψυκτικό υλικό βγαίνει και εισέρχεται στο συμπιεστή.

ΣΥΜΠΙΕΣΤΗΣ

• Προκαλείται αύξηση πίεσης µέσω ΑΠΟ ΤOΥ ΣYMΠYKNOΥΤH
• To ΨçKTIKŮ uλiKό. σε ΨΗΛ ΠΊΕΟη ΚΑΙ Aέрϑęрµo . διέρχ€τaι aπÓ TOV cuΜπυΚνωΤńόπου