 |
 |
|
| COMPRESSIE REFRIGERATIE SYSTEEM | ||
| VRAGEN OF OPMERKINGEN | ||
 |
AUTOR: | Roger Yeh |
| E-MAIL: | [email protected] | |
| COURSE: | 2 | |
| KLAS/JAAR: | 1 | |
MAIN FUNCTIONELE VEREISTEN: Warmte verwijderen uit een afgesloten gebied.
Ontwerpparameter: Compressiekoelsystemen.
GEOMETRIE/STRUCTUUR:
Koelmiddel, compressor, expansieventiel (stroomregelingsapparaat),verdamper, condensor, leidingen en buizen.
Skematiek van een compressiekoelingssysteem
UitLEG VAN HOE HET WERKT/ WORDT GEBRUIKT:
Koelmiddel stroomt door de compressor, die de druk van het koelmiddel verhoogt. Vervolgens stroomt het koelmiddel door de condensor, waar het condenseert van dampvorm naar vloeistofvorm, waarbij het warmte afgeeft. Door deze warmteontwikkeling wordt de condensor “warm om aan te raken”. Na de condensor gaat het koelmiddel door het expansieventiel, waar het onder druk daalt. Tenslotte gaat het koudemiddel naar de verdamper. Het koudemiddel onttrekt warmte aan de verdamper, waardoor het koudemiddel verdampt. De verdamper onttrekt warmte aan het gebied dat gekoeld moet worden. Het verdampte koelmiddel gaat terug naar de compressor om de cyclus opnieuw te starten.
Meer details:
Compressor: Van de zuigercompressoren, de roterende compressoren en de centrifugaalcompressoren is de zuigercompressor het populairst bij huishoudelijke of kleinere commerciële koelsystemen. De zuigercompressor is vergelijkbaar met een automotor. Een zuiger wordt door een motor aangedreven om het koelmiddel in een cilinder “aan te zuigen” en samen te persen. Terwijl de zuiger naar beneden in de cilinder beweegt (waardoor het volume van de cilinder toeneemt), “zuigt” hij het koelmiddel uit de verdamper. De inlaatklep sluit wanneer de druk van het koelmiddel in de cilinder gelijk is aan de druk in de verdamper. Wanneer de zuiger het punt van maximale neerwaartse verplaatsing bereikt, comprimeert hij het koelmiddel bij de opgaande slag. Het koelmiddel wordt door de uitlaatklep in de condensor geperst. Zowel de inlaat- als de uitlaatklep zijn zo ontworpen dat het koelmiddel slechts in één richting door het systeem stroomt.
Diagram van de compressor (in dit geval riemaangedreven)
Detail van de functie van de compressorafsluiter
 Componenten van compressiekoeling in een slaapkamerkoelkast |
Condenser: De condensor verwijdert de warmte die vrijkomt bij het vloeibaar maken van het verdampte koelmiddel. De warmte wordt afgegeven wanneer de temperatuur daalt tot de condensatietemperatuur. Vervolgens komt er meer warmte vrij (met name de latente condensatiewarmte) wanneer het koelmiddel vloeibaar wordt. Er zijn luchtgekoelde en watergekoelde condensors, genoemd naar hun condensatiemedium. De meest populaire is de luchtgekoelde condensor. De condensors bestaan uit buizen met uitwendige lamellen. Het koelmiddel wordt door de condensor geperst. Om zoveel mogelijk warmte af te voeren, zijn de buizen zo gerangschikt dat het oppervlak zo groot mogelijk is. Vaak worden ventilatoren gebruikt om de luchtstroom te vergroten door lucht over de oppervlakken te forceren, waardoor het vermogen van de condensor om warmte af te geven toeneemt. |
Evaporator: Dit is het deel van het koelsysteem dat de eigenlijke koeling doet. Omdat de verdamper warmte moet absorberen in het koelsysteem (op plaatsen waar dat niet gewenst is), wordt de verdamper in de te koelen ruimte geplaatst. Het koelmiddel wordt binnengelaten en gemeten door een debietregelaar, en uiteindelijk afgegeven aan de compressor. De verdamper bestaat uit lamellenbuizen, die de warmte absorberen van de lucht die door een ventilator door een spiraal wordt geblazen. De vinnen en buizen zijn gemaakt van metalen met een hoge thermische geleidbaarheid om de warmteoverdracht te maximaliseren. Het koelmiddel verdampt door de warmte die het in de verdamper opneemt.
Stroomregelingsapparaat (expansieklep): Deze regelt de stroming van het vloeibare koelmiddel in de verdamper. De regelapparaten zijn gewoonlijkthermostatisch, d.w.z. dat zij reageren op de temperatuur van het koelmiddel.
DOMINANTE FYSIE:
Alle variabelen zijn in eenheden van per massa-eenheid.
| Variabele | Omschrijving | Metrische Eenheden | Engelse Eenheden |
| h1, h2, h3, h4, hi | Enthalpies bij stadia i | kJ/kg | Btu/lbm |
| qin | Warmte in het systeem | kJ/kg | Btu/lbm |
| qout | Warmte uit uit het systeem | kJ/kg | Btu/lbm |
| werk | werk in het systeem | kJ/kg | Btu/lbm |
| b | prestatiecoëfficiënt | — | — |
Thermodynamica
Van trap 1 naar trap 2, blijft de enthalpie van het koelmiddel ongeveer constant, dus
h1 ~ h2.
Van trap 2 naar trap 3 wordt warmte in het systeem gebracht, dus
qin = h3 h2 =h3 h1.
Van trap 3 naar trap 4 wordt arbeid in de compressor gebracht, dus
arbeid = h4 h3.
Van trap 4 naar trap 1 wordt warmte afgestaan door de condensor, dus
qout = h4 h1.
De prestatiecoëfficiënt beschrijft het rendement van de verdamper om warmte op te nemen in verhouding tot de geleverde arbeid, dus
b = koeleffect / geleverde arbeid = qin/ arbeid = (h3 h1) / (h4 h3).
LIMITATIEVE FYSIEKEN:
De warmteoverdracht hangt af van de eigenschappen van het koelmiddel. Verschillende koudemiddelen hebben uiteraard verschillende enthalpie-waarden voor een bepaalde toestand. Bij één specifiek koelmiddel hangen de enthalpiewaarden af van de temperaturen en drukken in de warme en koude gebieden. Het is duidelijk dat als de buitentemperatuur zeer warm is (d.w.z. veel hoger dan de kamertemperatuur), het systeem er niet zo goed in slaagt de temperatuur van de ingesloten ruimte te verlagen als bij kamertemperatuur het geval zou zijn.
PLOTS/GRAPHS/TABLES:
Niemand ingediend
WAAR TE VINDEN COMPRESSIE-KOELSTELSELS:
Koelkasten en airconditioners.