Chladničky jsou nedílnou součástí našeho každodenního života a poskytují nám pohodlí při ukládání a chlazení potravin. Ale jak fungují a kolik tepla plyn vydává za cyklus? V tomto článku podrobně vysvětlíme princip fungování chladničky a poskytneme vzorec výpočtu pro stanovení množství dodaného tepla.
Základem práce chladničky je cyklus carno, který se skládá ze čtyř fází: komprese, chlazení, expanze a ohřevu. Hlavní součástí cyklu je chladivo nebo pracovní plyn, který cirkuluje systémem chladničky. Na začátku cyklu se pracovní plyn smršťuje, což vede ke zvýšení jeho tlaku a teploty.
Plyn pak prochází kondenzátorem, kde uvolňuje teplo do okolního prostředí a ochlazuje se na počáteční teplotu. Poté plyn prochází expanzním ventilem, kde tlak klesá, a rozšiřuje se a vytváří chlazení uvnitř chladničky. Nakonec se plyn dostane do výparníku, kde se zahřeje a absorbuje teplo z vnitřku chladničky.
Vzorec pro výpočet množství dodaného tepla chladničkou: Q = M * C * ΔT, kde Q je množství tepla, m je hmotnost plynu, c je specifická tepelná kapacita plynu, ΔT je změna teploty.
Jaké množství tepla plyn vydává za cyklus chladničky?
Množství tepla, které plyn vydává za cyklus chladničky, lze vypočítat pomocí rovnice výměny tepla.
Vzorec pro výpočet množství tepla plynu poskytovaného za cyklus chladničky má:
- Qdo - množství tepla poskytovaného plynem za cyklus (v J);
- m - hmotnost plynu procházejícího chladničkou v cyklu (v kg);
- C - měrná tepelná kapacita plynu (v J / kg∙°C);
- Tdo - teplota plynu při výstupu z kompresoru (v °C);
- Tcomn - teplota v místnosti (v °C).
Při výpočtu množství tepla plynu odevzdaného za cyklus chladničky je třeba vzít v úvahu hodnoty hmotnosti plynu, specifickou tepelnou kapacitu plynu a také teploty plynu na výstupu z kompresoru a v místnosti. Tyto parametry závisí na konkrétním modelu chladničky a provozních látkách, takže je třeba je specifikovat v technických specifikacích nebo návodu k obsluze chladničky.
Z výpočtu množství tepla poskytovaného plynem za cyklus lze odvodit tepelný výkon chladničky a její energetickou účinnost. Čím více tepla vydává plyn za cyklus, tím výkonnější a energeticky účinnější je chladnička.
Co je cyklus lednice?
Tepelné čerpadlo je zařízení, které přesouvá teplo z oblasti s nízkou teplotou do oblasti s vyšší teplotou - proti přirozenému toku tepla. V případě chladničky se tepelné čerpadlo používá k přesunu tepla z vnitřku chladničky (oblast s nižší teplotou) do okolního prostředí (oblast s vyšší teplotou).
Cyklus chladničky se skládá z několika fází:
| Fáze cyklu | Popis |
|---|---|
| Komprese | Komprese pracovního plynu (obvykle freonu) v kompresoru, což zvyšuje jeho tlak a teplotu. |
| Kondenzace | Přenos tepla do vzduchu nebo jiného prostředí, což vede k chlazení a kondenzaci plynu do kapaliny. |
| Rozšíření | Průchod kapaliny expanzním ventilem, který způsobuje její expanzi a chlazení. |
| Odpařování | Přenos tepla z vnitřku chladničky na kapalný plyn, který vede k jeho odpařování a chlazení. |
Cyklus chladničky tak umožňuje chladničce efektivně odvádět teplo zevnitř a udržovat nízkou teplotu uvnitř, což zajišťuje dlouhodobé uchování potravin.
Princip fungování cyklu chladničky
Cyklus chladničky je založen na principu přenosu tepla a využití vlastností pracovního plynu, chladicího média a kompresoru.
Proces chladicího cyklu začíná kompresorem, který stlačuje pracovní plyn (obvykle freon) uvnitř chladicí jednotky. Pod tlakem se plyn zahřeje a zahřeje.
Ohřátý plyn se pak dostane do kondenzátoru, kde dojde k jeho ochlazení. Během tohoto procesu, chladicí médium (často vzduch) prochází spirálovou trubkou vinutí kondenzátoru, odebírá teplo z plynu a ochlazuje jej. Teplo z plynu se přenáší do životního prostředí.
Poté se chlazený plyn dostane do výparníku, kde dochází k jeho expanzi a odpařování. Během tohoto procesu, plyn odebírá teplo z okolního vzduchu nebo jiného chladicího média, což vede ke snížení jeho teploty.
Nakonec se chlazený plyn vrací dovnitř chladicí jednotky, kde znovu vstupuje do kompresoru a proces cyklu se opakuje.
V důsledku tohoto cyklu úniku plynu je teplo z plynu odebíráno v kondenzátoru a uvolňováno okolnímu prostředí, zatímco chladicí médium ve výparníku odstraňuje své teplo a vytváří chlad. Cyklus chladničky tak vytváří chladný prostor uvnitř chladničky.
Jak určíte množství tepla, které plyn vydává?
Stanovení množství tepla, které plyn vydává za cyklus chladničky, je možné pomocí carno vzorce pro účinnost chladicího cyklu:
Účinnost (ε) chladicího cyklu je definována jako pracovní poměr (Qh), který je vynaložen na dodávku energie pro chladicí cyklus, k množství tepla uvolněného plynem (Qc):
Množství tepla produkovaného plynem (Qc) lze tedy určit znalostí účinnosti chladicího cyklu a množství práce (Qh), které je vynaloženo na dodávku energie pro cyklus:
Účinnost chladicího cyklu lze vypočítat s vědomím teploty topného předmětu (Th) a okolní teploty (Tc):
Při znalosti teploty a účinnosti chladicího cyklu lze tedy určit množství tepla, které plyn vydává. Tyto informace jsou užitečné pro optimalizaci provozu chladicího systému a zvýšení jeho účinnosti.
Vzorec pro výpočet množství dodaného tepla
Pro výpočet množství tepla dodaného plynem při provádění cyklu chladničky se používá vzorec:
| Formule | Hodnota |
|---|---|
| Qdo = (QActa - QOTB) * η | Množství dodaného tepla plynem, J. |
- Qdo - množství dodaného tepla plynem za cyklus, J;
- QActa - množství přijatého tepla do systému ze zdroje vnějšího tepla, J;
- QOTB - množství vybraného tepla v systému pro chlazení prostředí, J;
- tepelná účinnost chladničky.
Vzorec umožňuje určit množství tepla, které bude poskytnuto plynem chladničky za pracovní cyklus. Při znalosti množství přijatého a vybraného tepla, stejně jako tepelné účinnosti chladničky, můžete vypočítat a určit požadované parametry provozu systému.