2014年4月21日月曜日

冷凍サイクル_相変化

冷暖房において、冷媒の気体と液体の相変化の時の熱エネルギー(潜熱)を利用するのですが、
基本は、冷媒を圧縮→凝縮(液化)→減圧→蒸発(気化)→圧縮と連続的に状態変化させ、循環させて冷凍作用を行わせます。
大雑把な話になりますが、気体と液体の相変化の時の熱エネルギーを利用するために、冷媒を機械エネルギーで圧縮して高温・高圧にするのが圧縮式。
熱エネルギーで水蒸気(水冷媒の場合)を得るのが吸収式です。


圧縮式
合格物語解説集_拝借
簡単に描けば

試験で聞かれるとしても、冷媒がどう変化しているかということくらいなので
冷媒の相変化だけを取出せば、


これがイメージできれば問題は解けそうです。

吸収式
もっかい、合格物語解説集_拝借
コチラも簡単に描くと

高圧とか低圧とかは相対的な意味合いです
外部との熱交換を蒸発器・凝縮器で行うのは同じで、圧縮式では機械エネルギー(動力は電気でもガスでも圧縮機が稼働できればオッケイ)だったものを、熱エネルギー(加熱)で行うのが吸収式です。加熱して冷房するというと、あ”?という気もしますが…^^;
イメージは、

圧縮式冷凍サイクルと圧縮の部分の仕組みが違うだけで、気化熱を利用して冷熱(冷水)を得るということでは、冷凍の原理は同じことです。

冷媒は気体と液体との相変化時の熱量の移動を担うものなので、
圧縮式冷凍機の場合、常温でガス(気体)で、圧力をかけると液化する必要があるのですが、かつて使われていたフロン(フレオン)は化学的に安全、安定なのですが、オゾン層破壊や温暖化の問題で代替品へ移行しています。
フロン類は蒸発温度が0℃以下のものも多く、常温で気化してその気化熱で冷熱(冷水)を得ます。
一方、吸収式冷凍機は蒸発器や吸収器内は真空に近い(解説集の図の6~7mmHg≒0.009気圧)ので、10℃以下(0.01気圧だと6.5℃で蒸発します)で水を蒸発させて冷熱を得ています。

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