Wpływ elementu rozprężnego na sprawność energetyczną układu chłodniczego (...)

Czynnik chłodniczy
Czynnik chłodniczy w układzie chłodniczym odprowadza ciepło z parownika i doprowadza je do skraplacza, gdzie jest ono wydalane. W związku z tym, dobry czynnik chłodniczy powinien spełniać następujące wymagania:
• Wysoki punk krytyczny, który pozwoli na łatwe skroplenie czynnika w skraplaczu (chłodzenie powietrzem o temperaturze otoczenia).
• Niską temperaturę zamrażania (zapewnia to pracę urządzenia w niskiej temperaturze parowania).
• Ciśnienie parowania zawsze powyżej ciśnienia atmosferycznego (zapobiega to zassaniu powietrza w przypadku nieszczelności).
• Niskie ciśnienie skraplania (pozwala na zastosowanie cienkościennego osprzętu).
• Niski stosunek ciśnienia tłoczenia do ciśnienia ssania (pozwala na projektowanie układów jednostopniowych dla bardzo niskich wartości temperatury parowania jak i mniejszej sprężarki).
• Niska objętość właściwą czynnika w punkcie ssania czynnika przez sprężarkę (pozwala na miniaturyzację sprężarek).
• Stabilny chemicznie, niezależnie od jego temperatury (nie rozkłada się pod wpływem podwyższonej temperatury).
• Nietrujący i niepalny (łatwy w powszechnym zastosowaniu).
• Niewchodzący w reakcje ze stosowanymi materiałami i olejami smarowymi (można używać powszechnie stosowane materiały).
• Posiadający niską lepkość i wysoką termiczną przewodność (ważne w projektowaniu wymienników ciepła i ich miniaturyzacji)
. • Mający dobre właściwości termodynamiczno–fizyczne (zapewnia to dobre własności wymiany ciepła w wymiennikach).
• Mający wysokie współczynniki przewodności i przenoszenia ciepła (wpływ na wymiary wymienników ciepła).
• Posiadający dobre własności pochłaniania wilgoci (nie nastąpi zablokowanie elementów rozprężnych przez zamarzającą wilgoć).
• Całkowicie mieszający się z olejami smarowymi (zapewnia to dobre smarowanie sprężarki i łatwy powrót oleju do sprężarki).
• Stosunkowo tani i łatwo osiągalny.

Rys. 11. Idealny przebieg procesu rozprężania 3 – 4 we współrzędnych Temperatura – Entropia

Jak dotąd nie udało się znaleźć doskonałego czynnika chłodniczego, który spełniałby wszystkie powyższe wymagania. Na rysunku 13. przedstawiłem w miarę idealny czynnik chłodniczy w układzie współrzędnych Temperatura – Entropia. Ten hipotetyczny czynnik chłodniczy charakteryzuje się wszystkimi wyżej wymienionymi własnościami. Spełniając powyższe własności, nie zbliżamy się całkowicie do idealnego obiegu chłodniczego. Czynią jednak one nasz system bardzo bliski temu idealnemu układowi. Bardzo ważną cechą nowego i wysokoefektywnego czynnika chłodniczego, jest zapewnienie, że czynnik chłodniczy na wykresie w układzie T–S będzie miał ramiona x=1 i x=0 pionowe lub bardzo zbliżone do pionowych. Jednocześnie punkt krytyczny będzie położony bardzo wysoko, a temperatura zamarzania czynnika będzie bardzo niska. Tak opracowany czynnik zbliży nasz nowo projektowany układ do obiegu Carnota. Pozostałe elementy, które zbliżą nasz nowy układ do układu Carnota zostaną omówione we wnioskach, ale to już w kolejnej części.