Föreläsning 2: Värmepumpen och data för de processer som sker

Question 1

Värmepump grundläggande princip

Answer 1

Värme tillförs vid låg temperatur och avgår vid hög temperatur

Arbete tillförs för att driva processen

Question 2

Luftvärmepumpens 4 delar

Answer 2

• Förångar
• Kompressor
• Kondensor
• Expansionsventil

Question 3

Till vilken del av värmepumpen tillförs värme från den kalla reservoaren?

Answer 3

Förångaren

Question 4

Vad händer vid förångningen?

Answer 4

Vid förångning genomgår köldmediet en process av fasändring från flytande fas till gasfas under isoterma och isobara förhållanden

Question 5

Isoterma förhållanden

Answer 5

Konstant temperatur

Andra parametrar kan förändras såsom tryck och volym. Exempel:
- När värme tillförs till ett system och gasen expanderar istället för att ändra temperatur. Då omvandlas den tillförda värmen till arbete utfört på omgivningen istället för till höjd temperatur inom ämnet.

Question 6

Isobara förhållanden

Answer 6

Konstant tryck

Andra parametrar kan förändras såsom temperatur och volym.
Exempel:
Isobar expansion av en gas: Om en gas värms upp vid konstant tryck, till exempel i en cylinder med en rörlig kolv, kommer gasens volym att öka när temperaturen ökar. Värmen som tillförs till systemet resulterar i en ökning av gasens inre energi och utfört arbete på kolven

Question 7

Till vilken del av värmepumpen tillför vi arbete för att få processen att fungera?

Answer 7

Kompressorn

Question 8

Vad händer i kompressorn?

Answer 8

Komprimerar (trycker ihop) det gasformiga köldmediet. När köldmediet trycks ihop ökar trycket och temperaturen (pga ej ideala förhållanden)

Question 9

Från vilken del av värmepumpen tar vi ut värme ur systemet och tillför till inomhusmiljön?

Answer 9

Kondensorn

Question 10

Vad händer i kondensorn?

Answer 10

värmeväxlare i vilken ånga, t.ex. köldmedieånga, kondenseras under avgivande av värme till omgivningen eller till kylmedel

Vid kondenseringen genomgår köldmediet en process av fasändring från gasfas till vätskefas. Denna fasändring sker under isoterma och isobara förhållanden.

Question 11

Vad är syftet med en expansionsventil?

Answer 11

Chat gpt:
- Reglera flödet av köldmedium
- Sänka köldmediets tryck och temperatur innan det når förångaren

Köldmediet kommer in i ventilen som en högtrycksvätska och, när det passerar genom ventilen, expanderar det snabbt och trycket sjunker kraftigt. Detta skapar de förutsättningar som krävs för att köldmediet ska kunna förångas i förångaren

Question 12

Varför behöver trycket sänkas mha expansionsventilen innan högtrycksvätskan når förångaren?

Answer 12

Tänk på grafen. Vi behöver komma ner till ett lågt tryck igen för att kunna förånga köldmedlet vid en lägre temperatur. Annars hade vi inte kunnat utvinna någon värme från t ex kall utomhusluft.

För att förångaren ska kunna absorbera värme från omgivningen måste köldmediets temperatur vara lägre än temperaturen i den miljö som ska kylas (i en luftvärmepump är det utomhusluften som ska kylas)

Question 13

Varför måste köldmedlets temperatur vara lägre än den miljö som ska kylas / hämtas värme från?

Answer 13

Värmeöverföring sker enbart om det finns en temperaturskillnad. Värmetransporten sker alltid från varm källa till kall källa.

Question 14

p-T-diagrammet

Answer 14

Vid vilken temperatur och tryck ett visst medium kokar

Question 15

Hur kan man få ett medium att kondensera?

Answer 15

• Sänka temperaturen
• Höja trycket

Question 15

Hur kan man få ett medium att koka?

Answer 15

• Höja temperaturen
• Sänka trycket

Question 16

Kritiska punkten K

Answer 16

där upphör fasgränserna, dvs skillnaden mellan gas och vätska

Question 17

Entropi

Answer 17

idk d e förvirrande

oordning

extensiv storhet

S= Q/ T
delta S = Q * (1/T2 - 1/T1)

enhet: [J/kg,K]

Question 18

Om temperaturen ökar, vad händer med entropin?

Answer 18

Entropin ökar

Question 19

I graferna vi har fått, var är mediumet i flytande form?

Answer 19

Till vänster om “kullen”

Question 19

Om ett ämne går från fast -> flytande eller flytande ->gas, vad händer med entropin?

Answer 19

Entropin ökar

Question 20

Entalpi

Answer 20

Entalpi, H, är summan av ett termodynamiskt systems inre energi, U, och produkten av dess tryck och volym p∙V
(p*V är rätt liten)

Entalpi är en extensiv egenskap

Question 21

Vad är skillnaden mellan pH-diagram och ett TS-diagram?

Answer 21

pH-diagram är det vi främst jobbat med som har tryck på y-axeln och entapli på x-axeln.

TS-diagram har temperatur på y-axeln och entropi på x-axeln.

(båda diagrammen har flera linjer med andra storheter)

Question 22

Vad hålls konstant i ett isotropiskt fall i kompressorn, entalpi eller entropi?

Answer 22

Entropi (S) hålls konstant i ett idealt fall i kompressorn.

Question 23

Vad ökar i förångaren? Temperatur, tryck, entalpi eller entropi?

Answer 23

Entalpi (H) och entropi (S) ökar. Det är en isobar och isoterm process.

Question 24

Vad minskar i kondensorn? Temperatur, tryck, entalpi eller entropi?

Answer 24

Entalpi, entropi och temperatur minskar. Det är en isobar men inte en isoterm process för att gasen måste först kylas innan den isoterma fasförändringen kan ske.

Question 25

Varför är processen i kondensorn inte helt isoterm?

Answer 25

Under fasövergången från gasform till flytande form är processen isoterm. Men innan detta sker måste gasen i ett värmepumpsystem som nått kondensorn först kylas ned för att fasövergången ska kunna ske. Därför är inte allt som sker i kondensorn en isoterm process.

Question 26

Vad minskar i expansionsventilen? Temperatur, tryck, entalpi eller entropi?

Answer 26

Temperaturen och trycket minskar. Entropin ökar och entalpin hålls konstant (iaf i vårt diagram inte helt i verkligheten)