11.PREDAVANJE Flashcards
Što su LIJEVOKRETNI KRUŽNI PROCESI
S PAROM REALNIH RADNIH TVARI?
To su realni procesi u rashladnim i kriogenim uređajima koji održavaju temperaturu nižu od okolne i gdje se kao kompenzacija za prijenos iz spreminka niže temp u spremnik vise trosi neka druga korisna en(mehanički rad ili toplinska energija). Koriste se pare realnh plinova . Uređaji se nazivaju transformatori topline.
Podjela transformatora topline.
Kao što smo rekli uređaji u kojima e odvijaju lijevokretni kružni procesi s parom realnih radnih tvari nazivaju se transformatori topline. Dijele se na:
1. podjela s obzirom na temperaturu okoline:
- niskotemperaturni: oni se dijele na rashladne(Tmin>120K) i kriogne(Tmin<120K) za oboje vrijedi 𝑇𝑚𝑎𝑥 = 𝑇𝑜k
-dizalice ili toplinske pumpe (Tmin=Tok i Tmax>Tok)
-kombinirani uređaji (Tmin<Tok<Tmax)
2. podjela prema načinu rada:
-termo-mehanički- princip povišenja tlaka radne tvari
-elektromagnetski (uz primjenu konstantnog ili promjenjivog električnog ili elektromagnetskog polja)
Koje uvjete mora ispunjavati realna radna tvar u parnim rashladnim procesima?
Ovdje nećemo koristititi vodu jer bi se na nižim temp zaledila.
Kriterij za odabir radne tvari
To su:
-maksimalni tlak u kondenzatoru nesmije biti previsok(15-17bar)- -da netrošimo prevelik rad za kompresiju, da nemamo preglomaznu opremu…
-tlak u isparivaču reba biti viši od okolnog
-što veća latentna toplina isparavanja
-želimo da specifični volumen pregrijane pare jer on definira volumen kompresora što je on manji jefitniji je i praktičniji
-što niža temp skrućivanja da se omogući što veće hlađenje
-visok stupanj rashladbog koeficijenta da je što bliži Carnotovom
-želimo da je tvar što manje viskozna da su što manji gubitci trenja
-ne smije biti eksplozivna, zapaljiva ili otrovna
-treba biti neutralna ⇾ da ne reagira s materijalom uređaja
-ne smije biti korozivna
-ne smije biti otrovna
-ne smije biti topiva u uljima za podmazivanje kompresora
-mora biti ekonomična
Koje radne tvari se koriste u transformatorima topline?
Ugljikovodici čisti ili halogenirani u kojima su pojedini ili svi atomi ugljika zamijenji halogenim elementima.(FREONI)
Danas su freoni supstituirani klorom zabranjeni umjesto njih se koriste oni supstituirani bromom i fluorom.
Ukratko opiši kako funkcionira lijevokretni kružni proces s parom realne radne tvari.
Vrlo slično kao i kod desnokretnih samo su zamjenjeni ekspanzijski i kompresijski cilindar. Imamo dvije adijabatske i dvije izotermne promjene. Krećemo od iznetropske kompresije mokre pare do stanja zasićenosti zatim potpuna kondenzacija pare pri stalnom tlaku i temperaturi o stanja vrele kapljevine to se odvija u kondenzatoru. Zatim imamo izentropsku kompresiju vrele kapljevine u mokrompodručju te zatim saljnje isparavanje pri stalnom tlaku i temp u isparivaču.
Kako izgleda stroj idealnog(Carnotovog)lijevokretnog procesa s parom realne tvari?
Moramo imati opremu za isparavanje i za kondenzaciju i dva uređaja jedan za kompresiju, a drugi za ekspanziju. Za kompresiju se troši rad moramo imati neki elektromotor koji uzima električnu energiju s mreže i pretvara je u mehaničku energiju vrtnje. Kod ekspanzije dobivamo rad imamo neki generator koji pretvara mehaničku energiju vrtnje u električnu koja se zatim šalje u mrežu. Isparivač i kondenzator spadaju u statičku opremu i kompresor i ekpander spadaju u pokretnu opremu.
Koje su poteškoće provođenja Lijevokretni Carnotov kružni proces u mokrom području? Kako je to riješeno?
Carntovo lijevokretni kuržni proces je idealni proces koji se nemože provesti u praksi razlog tomu su određene poteškoće
Poteškoće su:
-kompresija mokre pare do stanja suhezasićenosti-kapljice bi uništavale kompresor
-ekspanzija vrele kapljevine
-nepotpuno isparavanje-teško je odredit bas u kojem dijelu cemo prekinut isparavnje
-velik bi bio omjer vmax/vmin uređaj bi bio glomazan
Umjesto Carnota koristi se stoga modificirani parni rashladni
proces koji se razlikuje od Carnotovog u sljedećem:
-ekspanzija vrele kapljevine zamijenjena je prigušivanjem
-potpuno isparavanje
-izentropska kompresija para u pregrijano područje
Skiciraj T-s dijagram Parnog rashladnog procesa.
Odgovor provjeri na prezi.
Skiciraj jednostavni parni rashladni proces
s pothlađivanjem kondenzata i pregrijavanjem pare.
Odgovor provjeri na prezi.
Objasni jednostavni parni rashladni proces
s pothlađivanjem kondenzata i pregrijavanjem pare.
U kompresijski cilindar ulazi malo pregrijana para zatim dolazi do hlađenja pare i potpunda kondenzacija u kondenzatoru s pothlađivanjem te pothlađivanje kapljevine koje dalje nastavlja do prigušnog ventila koji se nalazi u rashladnoj komori. Prigušujemo od stanja 4 do stanja 5.
Utjecaj pothlađivanja kondenzata i pregrijavanja pare na učinkovitost procesa.Skiciraj dijagram.
Točka 1 nam više neće biti na desnoj graničnoj krivulji već u pregrijanom području. To nam na prvi pogled ne odgovara jer moramo utrošit veći rad, ali kada paru dovedemo u pregrijano područje smo sigurni da nemamo više kapljica koje bi mogle smetati. Točka 2 je više u pregrijanom poodručju od točke kooju bi imali da nam je točka 1 u na desnoj graničnoj krivulji. Točka 3 više nije na lijevoj graničnoj krivulji već je malo u pothlađenom području kada se provede proces prigušivanja iz stanja 4do točke 5 vidimo da je točka 5 lijevije položena nego kada nije bilo pothlađivanja što znači da moramo dovesti veši topline iz komore, a učin=dovedena toplina/tehnički rad pa vidimo da će učinkovitost biti veća.
Utjecaj sniženja temperature isparavanja na
energijske značajke parnog rashladnog procesa.
Sa sniženjem tlaka se smanjuje količina dovedene topline smanjuje i rad se povećava budući da je ucin omjer dovedene topline i rada možemo zaključiti da ovaj način nije dobar jer se smanjuje učin.
Parni rashladni proces s višestupanjskom
kompresijom i međuhlađenjem-skiciraj shemu i T-s dijagram. Povećava li učin?
Već smo naučili da višestupanjska kompresija s međupothlađivanjem ili višestupanjska ekspanzija s pregijavanjem povećava učinkovitost.Isto vrijedi i tu. Skicu provjeri na prezi. Između prvog i drugog stupnja kompresije moramo imati međuhladnjak ostalo je sve više manje isto. Iz visokotlačnog komoresora izlazi ukupna količina radne tvari kondenzira se do točke 4. Dio radne tvari ide dolje i ide u rashladnu komoru uzima toplinu u rashladnoj komori. Suha para izlazi iz rashladne komore zatim ulazi u niskotlačni kompresor komprimira se i odlazi u među hladnjak. Preostala količna se prigušuje u drugom prigušnom ventilu i odvodi u međuhladnjak. U međuhladnjaku koristimo dio unutarnje hladnoće služi za pothlađivanje onog ostatka mase.
Nacrtaj shemu parnog rashladnog uređaja s
dvostupanjskom kompresijom, međuhlađenjem i
dvokratnim prigušivanjem
Ukupna masa radne tvari i ovdje izlazi iz visokotlačnog kompresora kondenzira u potpunosti, pothladi se kondenzat do stanja 4 i sada se ukupna masa raden tvari prigušuje prije međuhlađenja, a iz međuhladnjaka kapljevitu fazu u količini m1 sa stanjem 5 odvodimo u rashladnu komoru i pritom ju dodatno prigušim s međutlaka na minimalni tlak i temperaturu. Zatim se pregrijana para odvodi iz rashladne komore odvodi se u niskotlačni komopresor i ulazi u međuhladnjak.
Apsorpcijski parni rashladni procesi i uređaji-skica
Sastoje se od:isparivač ( služi za odvođenje toline iz rashladne komore), kondenzator (služi za odvođenje topline u okoliš), prigušni ventil (pri čemu se tlak u kondenzatoru snižava na tlak u isparivaču jer u isparivaču moramo pri nižoj temp dovoditi toplinu. Razlika je što ovdje umjesto kompresora što ovdje imamo toplinski kompresor koji se sastoji od apsorbera, pumpe koja povećava tlak radne tvari, generator u kojeg se dovodi energija komprenzacije). Nemamo pravi kompresor već imamo pumpu ona troši puno manje rada nego kod klasičnog kompresijskog rashladnog uređaja, ali moramo dovoditi komenzaciju u obliku toplinske energije. Radne tvari su ovdje dvokomponentne: jedna tvar se apsorbira u drugoj (npr voda i amonijak). Dvokomponentna radna tvar odlazi u generator gdje se grije pa ona komp koja ima niže vrelište isparava pa kao para odlazi u kondenzator pa preko prigušnog ventuila dolazi do isparivača,a ona tvar ostaje u kapljevitom stanju dolazi do ugušćenja otopine.
Objasni princip rada apsorpcijskih uređaja.
Rad apsorpcijski urteđaja bazira se promjeni tlaka radne tvari u naizmjeničnim termokemijskim reakcijama sorpcije i desorpcije radne tvari u sorbentu. Sorpcija je egzotermni, a desorpcija endotermni proces. Za održavanje kružnog procesa energija se pri sorpciji treba dovoditi, a pri desorpciji odvoditi. Umjesto kompresora koristimo pumoe koje koriste puno manji rad, ali moramo dvoditi kompenzaciju u obliku toplinske energije.
Kakve radne tvari trebaju biti u apsorbcijskim uređajima?
Trebaju nam dvokomponentni sustavi koji se sastoje od tvari koja ima više vrelište(apsorbent koji u tekućem stanju može upijati rashladno sredstvo) i tvari koja ima niže (rashladno sredstvo)-npr. amonijak i voda; ili voda(voda rashladno sredstvo) i litijev bromid.
Koje su promijene kod stvarnog apsorpcijskog uređaja u odnosu na idealni?
Razlikuje se u nekoliko dodatnih elemenata:
-još jedan izmj. topline(koji služi za un izmjenu topline u procesu)
-jos jedan izmj.topline(isparenu sekundarni radnu tvar vraćamo natrag u proces prije odlaskau kondenzator)
Za određivanje svojstava u realnim aps.uređajima koristimo se Merkelovim dijagramom.
Napiši formulu za faktor grijanja i za faktor hlađenja.
fh=q(odvedena)/q(dovedena za grijanje) i fg=q(grijanje)/q(odvedeno)
Što su to dizalice topline/toplinske pumpe?
Transformatori topline u kojima se toplina uzima tijelu niže temperature(okolina) i predaje tijelu više temperature( i koristimo je za grijanje) uz utrošak (kompenzaciju) nekog drugog oblika energije . Dizalice topline služe za grijanje zimi i hlađenje ljeti. Minimalna temperatura procesa je manja ili jednaka temp hladnijeg spremnika , a makismalna je veća od okolinske. Radne tvari su tu obično freoni.
Objasni kompresijske dizalice topline. Skiciraj shemu i nacrtaj T-s dijagram.
Često korištene imaju jednostavnu izvedbu i rad. Sastoje se od isparivača (gdje preuzimamo topline), kondenzator (gdje predajemo toplinu), prigušni ventil(koji smanjuje tlak) i kompresor( koji povećava tlak). T-s dijagram kompresijske dizalice topline izgleda isto kao i onaj idealnog rashladnog uređaja.
Objasni kompresijske dizalice kao uređaje za zagrijavanje zimi i hlađenje ljeti.
Naš uređaj se sastoji od isparivača, kondenzatora, kompresora ,prigušnog venitila i ono što je ključno da može funkcionirati u oba smjera PRESTRUJNOG VENTILA. Zimi nam je vanjska jedinica isparivač radna tvar u isparivaču uzima toplinu okolnom zraku , dok radana tvar u kondenzatoru predaje toplinu prostoru. LJeti nam je kompror vanjska jedinica i on predaja toplinu okolini, a isparivač oduzima toplinu prostoru koji se hladi.
Skiciraj kompresijsku dizaciju ako u kompresor ulazi suhozasićena para i nema pothlađivanja.
Nema odg na prezi, ali je lagano razmisli.
Termodinamički procesi u
kriogenim transformatorima topline. Skiciraj teorijski proces ukapljivanja.
Kriogeni transformatori topline snizuju temperaturu ispod 120K. U tehničkoj praksi to se koristi kod ukapljivanja tehničkih plinov(zrak, Ar, O2, N2, He, H2). Koristi se u kemijskoj industriji, naftnoj, za dobivanje deuterija, tekući kisik i vodik za pogon raketnih motora), znanost, medicina…
Koji su ostvareni procesi ukapljivanja?
1.Lindeov proces-visokotlačni proces s prigušivanjem ukupne mase radnog medija
2.Srednjetlačni(Claudeov) i visokotlačni(Heylandtov) s prigušivanjem jednog dijela radne tvari i ekspanzijom drugog
3.Niskotlačni proces s turbokompresorom i turbodetanderom s prigušivanjem većeg i ekspanzijom manjeg dijela radne tvari
4. Philipsov uređaj na bazi lijevokretnog Stirlingovog procesa
Skiciraj shemu Lindeovog uređaja te T-s i h-s dijagram.
Odgovor provjeri na prezi.
Što je nedokuperacija?
To je razlika temperature koju bi postigli kada bi u potpunosti iskoristili izvor hladnoće i ona temp koju zapravo realno dosegnemo. To znači ni da nam se zapravo točka 3 neće pothladiti koliko smo prvotno očekivali nego će joj temperatura biti nešto viša točka na kraju prigušivanja bit će desnije to znači da će se manje plina ukapljiti.
Skiciraj shemu Claudeov uređaja te T-s i h-s dijagram.
Provjeri na prezi.
Skiciraj shemu Heylandtov uređaja te T-s i h-s dijagram.
Provjeri na prezi.
Skiciraj shemu Kapicinog uređaja te T-s i h-s dijagram.
Provjeri na prezi.
Skiciraj shemu Philipsov uređaja te T-s i h-s dijagram.
Provjeri na prezi.
Koji se preferira i zašto?
Preferira se Kapićin jer je niskotlačni i uređaji su manje glomazni.
