איך מחזור קירור ניהול תרמי?
מהו תהליך העבודה של מחזור הקירור?
1. סוד מחזור הקירור
קירור, כחלק הכרחי מהחיים המודרניים, נמצא בשימוש נרחב בציוד קירור כגון מקררים, מזגנים, אחסון קר וכו'.
מחזור הקירור הוא סדרה של תהליכים פיזיקליים מורכבים המעבירים חום מחפצים בטמפרטורה נמוכה (כגון פנים מקררים, אחסון קר וכו') לחפצים בטמפרטורה גבוהה (כגון הסביבה החיצונית), ובכך משיגים את ההשפעה של קירור וקירור.
2. מרכיבים בסיסיים של מחזור קירור
מערכת מחזור הקירור מורכבת בעיקר מארבעה חלקי ליבה: מדחס, מעבה, שסתום התפשטות ומאייד. ארבעת החלקים הללו משלימים את כל התהליך של מחזור הקירור באמצעות זרימת נוזל הקירור.
מַדחֵס:
המדחס הוא הלב של כל מחזור הקירור. הוא אחראי על שאיפת אדי קירור בטמפרטורה נמוכה ובלחץ נמוך והמרתו לגז בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה באמצעות דחיסה מכנית.
בתהליך זה, הטמפרטורה של נוזל הקירור עולה בחדות, ומספקת את החום הדרוש לתהליך העיבוי הבא.
מַעֲבֶה:
המעבה ממוקם בחלק הטמפרטורה הגבוהה והלחץ הגבוה של מחזור הקירור. לאחר הדחיסה על ידי המדחס, גז הקירור בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה נכנס למעבה, ומשחרר חום לסביבה באמצעות חילופי חום עם הסביבה החיצונית (כגון אוויר או מים), ובכך מתעבה לנוזל בלחץ גבוה. .
תהליך זה גורם לירידת הטמפרטורה והלחץ של נוזל הקירור.
שסתום הרחבה:
שסתום ההרחבה הוא מרכיב מרכזי המחבר את המעבה והמאייד. הוא מצער ומפחית את הלחץ של הנוזל בלחץ גבוה כך שנוזל הקירור יגיע למצב מתאים של טמפרטורה נמוכה ולחץ נמוך לפני כניסתו למאייד.
בתהליך זה, הטמפרטורה והלחץ של הקירור יופחתו משמעותית, תוך הכנה לתהליך האידוי וספיגת החום הבאים.
מְאַדֶה:
המאייד הוא החלק בטמפרטורה נמוכה ובלחץ נמוך של מחזור הקירור. כאן, נוזל הקירור בטמפרטורה נמוכה ובלחץ נמוך סופג חום מהסביבה שמסביב והופך לאדים באמצעות אידוי.
בתהליך זה, טמפרטורת המאייד וסביבתו תרד משמעותית, ובכך תשיג אפקט קירור. אדי הקירור המתאדים נשאבים שוב לתוך המדחס כדי להתחיל סבב מחזור חדש.
3. תהליך עבודה של מחזור הקירור
ניתן לסכם את תהליך העבודה של מחזור הקירור לארבעה שלבים עיקריים: אידוי, דחיסה, עיבוי והתפשטות.
שלב האידוי:
במאייד, נוזל הקירור בטמפרטורה נמוכה ובלחץ נמוך סופג את חום הסביבה שמסביב באמצעות אידוי והופך לאדים. במהלך תהליך זה, הטמפרטורה של המאייד וסביבתו תרד משמעותית.
שלב הדחיסה:
אדי הקירור המתאדים נשאבים לתוך המדחס ונדחסים לגז בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה. במהלך תהליך זה, הטמפרטורה של נוזל הקירור עולה בחדות.
שלב עיבוי:
לאחר הטמפרטורה הגבוהה והגבוההוודאו שגז קירור נכנס למעבה, הוא משחרר חום באמצעות חילופי חום עם הסביבה החיצונית ומתעבה לנוזל בלחץ גבוה. במהלך תהליך זה, הטמפרטורה והלחץ של נוזל הקירור יורדים שניהם.
שלב ההרחבה:
נוזל הקירור הנוזלי בלחץ גבוה נכנס למאייד לאחר מצערת והפחתת הלחץ דרך שסתום ההתפשטות, ומתחיל שוב את תהליך האידוי וספיגת החום. במהלך תהליך זה, הטמפרטורה והלחץ של הקירור מופחתים באופן משמעותי, ומתכוננים לסבב חדש של מחזור.
4. תהליך עבודה של מחזור קירור
אחד הפרמטרים החשובים של מחזור הקירור הוא מקדם הפעולה (COP), המשקף את ביצועי העבודה של מכשיר הקירור.
ככל שערך ה-COP גבוה יותר, כך מכשיר הקירור יכול לייצר יותר כושר קירור תוך צריכת אותה כמות אנרגיה. ביישומים מעשיים, על מנת להשיג יתרונות כלכליים טובים והשפעות הגנת הסביבה, פרמטרים כגון טמפרטורת האחסון הקרה מותאמים בדרך כלל בהתאם לצרכים בפועל כדי להבטיח שערך COP נשאר בטווח סביר.
5. מגוון מחזורי קירור
מחזורי הקירור אינם מוגבלים למחזורי קירור הדחיסה הנ"ל, אלא כוללים גם מחזורי קירור ספיגה, מחזורי קירור ספיחה, מחזורי קירור עם סילון קיטור וקירור מוליכים למחצה.
לסוגים שונים אלו של מחזורי קירור יש מאפיינים ותרחישי יישום משלהם, ויחד מהווים מערכת טכנולוגית קירור עשירה.
תַקצִיר:
מחזור הקירור הוא תהליך פיזיקלי מורכב. התהליך כולו מושג באמצעות עבודה מתואמת של רכיבי ליבה כגון מדחסים, מעבים, שסתומי התפשטות ומאיידים. נוזל הקירור מסתובב ברציפות במערכת הקירור הסגורה, ומשיג את המטרה של העברת חום מחפצים בטמפרטורה נמוכה לחפצים בטמפרטורה גבוהה.
