Αντίστροφος κύκλος Carnot - Ψύξη Th Qh Θερμοκρασίες Περιβάλλον > Ψύξη > Κατάψυξη

Περιβάλλον > Ψύξη > Κατάψυξη Th Qh Περιβάλλον > Ψύξη > Κατάψυξη Tc Th ΔSh = Qh/Th ΔSc = -Qc/Tc Qh Qc ΔS = ΔSh + ΔSc = Qh/Th – Qc/Tc Qh = Qc = Q  W 1 1 Tc-Th ΔS = Q--- - --- = Q ------- < 0 Th Tc Th.Tc Μη αυθόρμητη  Πρέπει να δαπανηθεί εξωτερικό έργο Ψύξη = Απορρόφηση θερμότητας Qc από την ψυχρή δεξαμενή και μεταφορά θερμότητας Qh στην θερμή δεξαμενή

Μετασχηματισμός διαγράμματος φάσης από Ρ=f(T) P=f(V)

Μετασχηματισμός διαγράμματος φάσης από Ρ=f(T) P=f(V) Τc P Υπερκρίσιμα υγρό Υγρό Στερεό + Υγρό C Pc Στερεό Αέριο Υγρό + Αέριο Στερεό + Αέριο V

Αντίστροφος κύκλος Carnot 12: Αντιστρεπτή αδιαβατική συμπίεση ατμών ψυκτικού μέσου P3 23: Αντιστρεπτή ισόθερμη συμπίεση ατμών ψυκτικού μέσου με μεταφορά Qh προς τη θερμή δεξαμενή (περιβάλλον) P2 W P4 34: Αντιστρεπτή αδιαβατική εκτόνωση του υγρού ψυκτικού P1 V3 V4 V2 V1 41: Αντιστρεπτή ισόθερμη εκτόνωση (εξάτμιση) του υγρού ψυκτικού με αφαίρεση Qc από την ψυχρή δεξαμενή (ψυγείο) Qh= Th .ΔS Qc= Tc .ΔS W = Qh –Qc Qc= Qh - W Th-Tc W= Qc---------- Tc

Αντίστροφος κύκλος Carnot Κύκλος Carnot P3 P2 W P4 P1 V3 V4 V2 V1 ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΑΙΡΝΕΙ ΕΡΓΟ ΑΠΟ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΙΝΕΙ ΕΡΓΟ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Αντίστροφος κύκλος Carnot P3 12: Αντιστρεπτή αδιαβατική συμπίεση P2 W P4 23: Αντιστρεπτή ισόθερμη συμπίεση, κατά τη διάρκεια της οποίας έχουμε μεταφορά θερμότητας Qh=nRThln(V2/V3)>0 , αφού V2>V3 P1 V3 V4 V2 V1 34: Αντιστρεπτή αδιαβατική εκτόνωση 41: Αντιστρεπτή ισόθερμη εκτόνωση οποία το αέριο λαμβάνει ένα ποσό θερμότητας Qc ίσο με Qc=nRTcln(V4/V1) <0 , αφού V4<V1

Ενεργειακό ισοζύγιο : Qc + W = Qh W=Qh-Qc=Qc[(Th-Tc)/Tc] Συντελεστής απόδοσης ψυκτικής μηχανής (θερμότητα που αφαιρείται προς το έργο που δαπανάται): ε = Qc/W = Qc/(Qh-Qc)>1 ε = Qc/(Qh-Qc) = ΤcΔS/(TcΔS-ΤhΔSh) = Tc(S2-S1)/[Th(S2-S1)-Tc(S2-S1) ε = = Tc/(Th-Tc) (απόδοση ψυγείων το καλοκαίρι μειωμένη επειδή Th-Tc αυξημένη)

Αντίστροφος κύκλος Carnot στο διφασικό σύστημα υγρό-ατμός 12: Αντιστρεπτή αδιαβατική συμπίεση 23: Αντιστρεπτή ισόθερμη και ισοβαρής συμπίεση Qh 3 2 W 34: Αντιστρεπτή αδιαβατική εκτόνωση 4 1 Th Qc Tc 41: Αντιστρεπτή ισόθερμη και ισοβαρής εκτόνωση

W = H2’-H1 (1-2’) Qh = H2’-H3 (2΄-2-3΄-3) Qc = H1-H4 (4-1) T 2’ 2 3’ 3 4 1 W = H2’-H1 (1-2’) Qh = H2’-H3 (2΄-2-3΄-3) S ε=Qc/W=(H1-H4)/H2’-H1 Qc = H1-H4 (4-1) H3=H4

Αντλίες Θερμότητας Qc Qh W

Ψύξη με βρασμό ψυκτικών υγρών Κόστος, Τοξικότητα, Αναφλεξημότητα, Διαβρωτικές ιδιότητες ► Υγρό άζωτο Tb=-196 oC, ΔΗ=200 kJ/kg ► Freon 12 Tb= -30 oC, ΔΗ=165 kJ/kg ► Ξηρός πάγος (CO2) Tb=-78 oC, ΔΗsl=190 kJ/kg ΔΗsg=670 kJ/kg