روش کار یخچال

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
crossred

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۱/۴/۲۱ - ۱۷:۵۹


پست: 27

سپاس: 4

روش کار یخچال

پست توسط crossred »

سلام به دوستان
طبق قانون گازها (شارل و ...)
اگه فشار زیاد بشه حجم ثایت باشه دما ی گاز بالا می ره ؟ چرا این اتفاق می افته ؟از طریق فرمول اثباتش نکنید دلیل بیارید وگرنه از طریق فرمول بله حرف شما درست است !
و بعد از اثبات بالا در مورد نحوه ی سرد شدن گاز یخچال توضیح دهید ؟(فشار زیاد بعد فشار کم میشه و دما پایین میاد !)

crossred

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۱/۴/۲۱ - ۱۷:۵۹


پست: 27

سپاس: 4

Re: روش کار یخچال

پست توسط crossred »

در مطلب قبلی حجم ثابت در نظر نگیرید با تشکر

نمایه کاربر
Behjo

عضویت : یک‌شنبه ۱۳۹۰/۴/۵ - ۱۸:۳۳


پست: 745

سپاس: 397

Re: روش کار یخچال

پست توسط Behjo »

crossred نوشته شده:سلام به دوستان
طبق قانون گازها (شارل و ...)
اگه فشار زیاد بشه حجم ثایت باشه دما ی گاز بالا می ره ؟ چرا این اتفاق می افته ؟از طریق فرمول اثباتش نکنید دلیل بیارید وگرنه از طریق فرمول بله حرف شما درست است !
و بعد از اثبات بالا در مورد نحوه ی سرد شدن گاز یخچال توضیح دهید ؟(فشار زیاد بعد فشار کم میشه و دما پایین میاد !)
درود
قانون گازها( PV=nRT) یک رابطه ی پدیده شناختی و ماکروسکوپیکی است.
ماکروسکوپیک است به این معنی که درباره ی کمیت هایی مانند فشار و حجم
و دماست که برای یک دستگاه(سیستم) بزرگ معنا دارند.
و پدیده شناختی است برای اینکه ما واقعا از این رابطه نمی توانیم بفهمیم
که مثلا چرا هنگامیکه فشار را زیاد می کنیم دما هم زیاد می شود؟ بلکه
این را صرفا در مشاهداتِ خودمان در آزمایشگاه دیده ایم.


اما در نظریه ی جنبشی ِگازها ما به دنبالِ این پرسش می رویم که واقعا
فشار و دما چیستند؟
و در این نظریه می فهمیم که فشار ِ گازها ناشی از نیرویی است که
هر یک از مولکول های گاز در هنگام ِ برخورد به دیواره های ظرف بر
واحد سطح وارد می کنند.

و نیز می فهمیم که دمای گاز در واقع با میانگین ِ انرژی جنبشیِ ذراتِ گاز
متناسب است
یا به دیگر سخن دمای گاز با تندیِ جنبش(سرعت حرکت)
ذراتِ گاز متناسب است.

بنابر این هنگامی که ما حجم ظرف را ثابت نگه می داریم و دمای آن
را بالا می بریم، تندی جنبش ِ ذرات افزایش پیدا میکند و ذرات با تندیِ
بیشتری به دیواره های ظرف برخورد می کنند .بنابرین نیرو و فشار ِ
بیشتری هم به دیواره ها وارد می کنند.


و این همان چیزی است که قانون گازها( PV=nRT) به ما می گوید.
(افزایش دما در حجم ثابت ---> افزایش فشار)
فرق یک انسان خوشبخت با یک بدبخت در انتخاب هاییست که میکند

بدرود هوپا

افق رویداد

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۸/۵/۱۴ - ۰۰:۳۸


پست: 107

سپاس: 8

Re: روش کار یخچال

پست توسط افق رویداد »

Behjo نوشته شده:
چهارشنبه ۱۳۹۱/۸/۱۰ - ۱۹:۲۳
crossred نوشته شده:سلام به دوستان
طبق قانون گازها (شارل و ...)
اگه فشار زیاد بشه حجم ثایت باشه دما ی گاز بالا می ره ؟ چرا این اتفاق می افته ؟از طریق فرمول اثباتش نکنید دلیل بیارید وگرنه از طریق فرمول بله حرف شما درست است !
و بعد از اثبات بالا در مورد نحوه ی سرد شدن گاز یخچال توضیح دهید ؟(فشار زیاد بعد فشار کم میشه و دما پایین میاد !)
درود
قانون گازها( PV=nRT) یک رابطه ی پدیده شناختی و ماکروسکوپیکی است.
ماکروسکوپیک است به این معنی که درباره ی کمیت هایی مانند فشار و حجم
و دماست که برای یک دستگاه(سیستم) بزرگ معنا دارند.
و پدیده شناختی است برای اینکه ما واقعا از این رابطه نمی توانیم بفهمیم
که مثلا چرا هنگامیکه فشار را زیاد می کنیم دما هم زیاد می شود؟ بلکه
این را صرفا در مشاهداتِ خودمان در آزمایشگاه دیده ایم.


اما در نظریه ی جنبشی ِگازها ما به دنبالِ این پرسش می رویم که واقعا
فشار و دما چیستند؟
و در این نظریه می فهمیم که فشار ِ گازها ناشی از نیرویی است که
هر یک از مولکول های گاز در هنگام ِ برخورد به دیواره های ظرف بر
واحد سطح وارد می کنند.

و نیز می فهمیم که دمای گاز در واقع با میانگین ِ انرژی جنبشیِ ذراتِ گاز
متناسب است
یا به دیگر سخن دمای گاز با تندیِ جنبش(سرعت حرکت)
ذراتِ گاز متناسب است.

بنابر این هنگامی که ما حجم ظرف را ثابت نگه می داریم و دمای آن
را بالا می بریم، تندی جنبش ِ ذرات افزایش پیدا میکند و ذرات با تندیِ
بیشتری به دیواره های ظرف برخورد می کنند .بنابرین نیرو و فشار ِ
بیشتری هم به دیواره ها وارد می کنند.


و این همان چیزی است که قانون گازها( PV=nRT) به ما می گوید.
(افزایش دما در حجم ثابت ---> افزایش فشار)
یعنی وقتی یک گاز رو تحت فشار بالا قرار بدیم دماش میره بالا؟!!!
چرا؟؟!! در حالیکه ما انتظار داریم با تحت فشار دادن گاز، دماش بیاد پایین.

نمایه کاربر
رهام1380

نام: رهام حسامی

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۶/۲۰ - ۰۹:۴۸


پست: 103

سپاس: 15

جنسیت:

تماس:

Re: روش کار یخچال

پست توسط رهام1380 »

خچال و فریزر یک سیستم باز است که برطرف گرما از یک فضای بسته به یک منطقه گرم تر، معمولا یک آشپزخانه و یا یک اتاق دیگر. با دفع گرما از این ناحیه ، دما کاهش می یابد و باعث می شود مواد غذایی و سایر مواد در دمای خنک باقی بمانند. به نظر می رسد یخچال ها قانون دوم ترمودینامیک را نقض می کننداما دلیل اصلی این تخلفات به دلیل کار لازم برای ورود به سیستم نیست. آنها اساساً پمپ های حرارتی هستند ، اما برای خنک کردن منطقه به جای گرم کردن ، کار می کنند.
چرخه فشرده سازی بخار - تبرید فشرده سازی بخار
چرخه فشرده سازی بخار - چرخه ترمودینامیکی پمپ های حرارتی.
چرخه فشرده سازی بخار - چرخه ترمودینامیکی پمپ های حرارتی.
در فشرده سازی بخار از مبرد مایع در گردش به عنوان محیط (معمولاً R134a ) استفاده می شود که گرما را از فضای خنک شده جذب و خارج می کند و متعاقباً آن گرما را در جای دیگر رد می کند. شکل یک سیستم فشرده سازی بخار معمولی و تک مرحله ای را به تصویر می کشد . سیستم متراکم بخار متشکل از چهار جز components است:

کمپرسور
کندانسور
شیر انبساط (که به آن دریچه گاز نیز گفته می شود)
اواپراتور
در یک چرخه فشرده سازی بخار ایده آل ، سیستم مجری چرخه تحت یک سری چهار فرآیند قرار می گیرد:

فشرده سازی ایزنتروپیک (فشرده سازی در کمپرسور پیستون) - مبرد در گردش مانند R134a به عنوان بخار فشار کم یا در دمای داخل یخچال یا کمی کمتر وارد کمپرسور می شود. محیط گازی توسط کمپرسور پیستون (یا توسط پمپ های گریز از مرکز) به حالت فشار و دمای نسبتاً زیاد از حالت 1 به حالت 2 فشرده می شود. محیط اطراف روی گاز کار می کند ، باعث افزایش انرژی داخلی (دما) و فشرده سازی آن (افزایش فشار آن) می شود. از طرف دیگر آنتروپی بدون تغییر باقی می ماند. کار مورد نیاز کمپرسور توسط W C = H 2 - H 1 انجام می شود .
رد حرارت ایزوباریک (در یک کندانسور) - بخار بیش از حد گرم تحت فشار از طریق سیم پیچ یا لوله هایی که کندانسور را تشکیل می دهند حرکت می کند. در این مرحله مبرد از طریق کندانسور عبور می کند ، در آنجا مبرد متراکم می شود و انتقال گرما از مبرد به محیط خنک کننده وجود دارد. گرمای خالص رد شده توسط Q re = H 3 - H 2 داده می شود . همانطور که مبرد از کندانسور خارج می شود ، هنوز تحت فشار است اما اکنون فقط کمی از دمای اتاق بالاتر است.
فرآیند Isenthalpic (انبساط در یک دریچه انبساط) - مبرد در حالت 3 وارد شیر انبساط شده و تا فشار اواپراتور منبسط می شود. این فرایند معمولاً به عنوان یک فرایند throttling مدل سازی می شود که آنتالپی در آن ثابت می ماند. H 4 = H 3 . کاهش ناگهانی فشار منجر به تبخیر فلش منفجره مانند بخشی از (بطور معمول حدود نیمی از) مایع می شود. گرمای نهان جذب شده توسط این تبخیر فلاش بیشتر از مبرد مجاور مایع مجاور آن گرفته می شود ، پدیده ای که به عنوان تبرید خودکار شناخته می شود.
افزودن حرارت ایزوباریک ( در اواپراتور ) - مبرد سرد و نیمه بخار شده از طریق سیم پیچ ها یا لوله های واحد اواپراتور ادامه می یابد. در این فاز (بین حالت 4 و حالت 1) انتقال گرما با فشار ثابت از یک منبع خارجی به محیط مایع وجود دارد ، زیرا محفظه برای ورود و خروج باز است. با عبور مبرد از اواپراتور ، انتقال گرما از فضای یخچال منجر به بخار شدن مبرد می شود. گرمای خالص اضافه شده توسط Q add = H 1 - H 4 داده می شود
در طی یک چرخه فشرده سازی بخار ، کار روی مایع توسط پمپ های بین حالت های 1 و 2 انجام می شود ( فشرده سازی ایزنتروپیک ). هیچ کاری توسط مایع انجام نمی شود زیرا بین مراحل 3 و 4 این فرآیند بدون انسداد است. سیال کاری در چرخه فشرده سازی بخار از یک حلقه بسته پیروی می کند و به طور مداوم مورد استفاده قرار می گیرد.

چرخه برایتون معکوس - چرخه برودتی برایتون
چرخه برایتون معکوس - پمپ های خنک کننده و گرما
چرخه برایتون معکوس
به طور کلی ، چرخه برایتون عملکرد یک موتور گرمایی با فشار ثابت را توصیف می کند . امروزه موتورهای توربین گازی مدرن و موتورهای جت تنفس هوا نیز از موتورهای گرمایی با فشار ثابت هستند

سیکل برایتون است که در جهت معکوس محور به عنوان شناخته شده سیکل برایتون معکوس . هدف آن انتقال حرارت از بدن سردتر به بدن گرمتر است ، نه تولید کار. مطابق با قانون دوم ترمودینامیک ، گرما نمی تواند خود به خود جریان یابد از سیستم سرد به سیستم گرم بدون اینکه کار خارجی بر روی سیستم انجام شود. گرما می تواند از بدن سردتر به بدن گرمتر منتقل شود ، اما فقط وقتی که توسط یک کار خارجی مجبور شود. این دقیقاً همان چیزی است که یخچال و فریزرها و پمپ های حرارتی به آن دست می یابند. این موتورها توسط موتورهای الکتریکی هدایت می شوند که برای کار کردن به محیط اطرافشان احتیاج دارند. یکی از چرخه های ممکن یک چرخه معکوس Brayton است که مشابه چرخه معمول Brayton است اما از طریق ورودی کار خالص به صورت معکوس هدایت می شود. این چرخه با نام چرخه تبرید گازی یا چرخه بل کلمن نیز شناخته می شود. این نوع چرخه به طور گسترده ای در هواپیماهای جت برای سیستم های تهویه مطبوع با استفاده از هوا از کمپرسورهای موتور استفاده می شود.
چرخه کارنو شناخته می شود. به موتوري كه در اين چرخه كار مي كند موتور Carnot گفته مي شود. چرخه کارنو به دلایل مختلف از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در سطح عملی ، این چرخه یک مدل برگشت پذیر برای نیروگاه بخار و یخچال یا پمپ حرارت را نشان می دهد. با این حال ، از نظر نظری نیز بسیار مهم است ، زیرا در توسعه گزاره مهم دیگری از قانون دوم ترمودینامیک نقش اساسی دارد. سرانجام ، از آنجا که فقط دو مخزن در کارکرد آن دخیل هستند ، می توان از آن به همراه قانون دوم ترمودینامیک برای تعریف مقیاس درجه حرارت مطلق استفاده کرد که واقعاً مستقل از هر ماده ای برای اندازه گیری دما باشد.

با یک گاز ایده آل به عنوان ماده در حال کار ، مراحل چرخه کارنو ، همانطور که در شکل 4.11 نشان داده شده است ، به شرح زیر است.

انبساط همدما این گاز در تماس حرارتی با مخزن گرمایی در دمای Th قرار می گیرد. این گاز گرمای Qh ​​را از مخزن گرما جذب می کند و اجازه می یابد به صورت هم دما گرم شود و کار W1 را انجام دهد. از آنجا که انرژی داخلی Eint یک گاز ایده آل فقط تابعی از دما است ، تغییر انرژی داخلی صفر است ، یعنی ΔEint = 0 در طول این انبساط همدما. با اولین قانون ترمودینامیک ، ΔEint = Q − W ، متوجه می شویم که گرمای جذب شده توسط گاز
$Qh = W1 = nRThlnVN/V$
.
گسترش آدیاباتیک. این گاز از نظر حرارتی ایزوله شده و اجازه می یابد بیشتر منبسط شود و کار W2 را انجام دهد. از آنجا که این انبساط آدیاباتیک است ، دمای گاز کاهش می یابد - در این حالت ، از ThtoTc. از pVγ = ثابت و معادله حالت برای یک گاز ایده آل ، pV = nRT ، داریم
$TV^γ − 1 = ثابت$ ،

به طوری که
$ThVN^γ − 1 = TcVOγ − 1.$
فشرده سازی هم دما این گاز در تماس حرارتی با مخزن سرد در دمای Tc و به صورت ایزوترمال فشرده قرار می گیرد. در طی این فرآیند ، کار W3 روی گاز انجام می شود و باعث می شود Qc به مخزن سرد برسد. استدلال مورد استفاده در مرحله 1 اکنون نتیجه می دهد
Qc = nRTclnVOVP ،

جایی که Qc گرمی است که توسط گاز به مخزن سرد ریخته می شود.
فشرده سازی آدیاباتیک. این گاز از نظر حرارتی جدا شده و با فشرده سازی به حالت اولیه خود برمی گردد. در این فرایند ، کار W4 روی گاز انجام می شود. از آنجا که فشرده سازی آدیاباتیک است ، دمای گاز افزایش می یابد - از TctoTh در این مورد

باعث می شود Qc به مخزن سرد برسد.
$Qc = nRTclnVOVP$ ،

جایی که Qc گرما است که توسط گاز به مخزن سرد ریخته می شود.
فشرده سازی آدیاباتیک. این گاز از نظر حرارتی جدا شده و با فشرده سازی به حالت اولیه خود برمی گردد. در این فرایند ، کار W4 روی گاز انجام می شود. از آنجا که فشرده سازی آدیاباتیک است ، دمای گاز افزایش می یابد - از TctoTh در این مورد خاص. استدلال مرحله 2 اکنون بیان می کند
TcVPγ 1 = ThVMγ − 1.

کل کار انجام شده توسط گاز در چرخه کارنو توسط داده شده است
W = W1 + W2 − W3 − W4.
این کار برابر با مساحت محصور شده توسط حلقه نشان داده شده . از آنجا که حالتهای اولیه و نهایی سیستم یکسان است ، تغییر انرژی داخلی گاز در چرخه باید صفر باشد ، یعنی ΔEint = 0. سپس قانون اول ترمودینامیک ارائه می دهد

W = Q − ΔEint = (Qh − Qc) −0 ،
و

W = Qh − Qc
برای یافتن کارایی این موتور ، ابتدا QcbyQh را تقسیم می کنیم:
$QcQh = TcThlnVO / VPlnVN / VM.$
هنگامی که ثابت آدیاباتیک از مرحله 2 به مرحله 4 تقسیم می شود ، متوجه می شویم

$VOVP = VNVM.$
با جایگزینی این معادله برای Qc / Qh ، بدست می آوریم

$QcQh = TcTh.$
سرانجام ، با معادله 4.2 در می یابیم که بازده این موتور ایده آل گازی کارنو توسط

$e = 1 − TcTh.$


یک موتور لزوماً نباید از چرخه موتور کارنو پیروی کند. با این حال ، همه موتورها دارای اثر خالص یکسان هستند ، یعنی جذب گرما از یک مخزن گرم ، تولید کار و دور ریختن گرما به یک مخزن سرد. این ما را به این پرسش سوق می دهد: آیا تمام چرخه های برگشت پذیر بین دو مخزن مشابه کارایی یکسانی دارند؟ پاسخ این سوال از قانون دوم ترمودینامیک است که قبلاً بحث شد: همه چرخه های برگشت پذیر موتور دقیقاً همان بازده را تولید می کنند. همچنین ، همانطور که انتظار دارید ، تمام موتورهای واقعی که بین دو مخزن کار می کنند از کارآیی کمتری نسبت به موتورهای برگشت پذیر بین دو مخزن مشابه برخوردار هستند. این نیز نتیجه قانون دوم ترمودینامیک است که قبلا نشان داده شد.

چرخه یخچال گاز ایده آل کارنو . این یک موتور کارنو است که برعکس کار می کند. یخچال و فریزر هنگامی که گاز ایده آل به صورت هم دما منبسط می شود ، Qc را از مخزن دمای سرد در Tc استخراج می کند. این گاز سپس به صورت آدیاباتیک فشرده می شود تا دمای آن به Th برسد ، و پس از آن فشرده سازی هم دما از گاز باعث می شود که Qh گرما به یک مخزن با درجه حرارت بالا در Th دور ریخته شود. سرانجام ، چرخه با انبساط آدیاباتیک گاز تکمیل می شود و باعث می شود دمای آن به Tc کاهش یابد.

کار انجام شده بر روی گاز ایده آل برابر با مساحت محصور در مسیر نمودار pV است. از قانون اول ، این کار توسط
W = Qh − Qc
آنالیز دقیقاً همانند آنالیز انجام شده برای موتور کارنو

QcTc = QhTh.
و، این بازده حاصل می شود

KR = TcTh − Tc

برای ضریب عملکرد یخچال و فریزر کارنو با گاز ایده آل. به همین ترتیب ، ما می توانیم ضریب عملکرد یک پمپ حرارتی کارنو را به صورت زیر تنظیم کنیم

KP = QhQh − Qc = ThTh − Tc.

ما به تازگی معادلاتی را پیدا کرده ایم که بازدهی موتور Carnot و ضریب عملکرد یخچال Carnot یا پمپ حرارتی Carnot را فرض می کند ، با فرض یک گاز ایده آل برای ماده کار در هر دو دستگاه. با این حال ، این معادلات از آنچه مشتق شده است ، کلی تر هستند. به زودی نشان خواهیم داد که هر دو ماده مهم نیستند ، معتبر هستند.

کارنو مطالعه خود در مورد موتور کارنو و چرخه کارنو را در آنچه اکنون به عنوان اصل کارنو شناخته می شود خلاصه کرد:

اصل CARNOT
هیچ موتوری که در دمای ثابت بین دو مخزن کار می کند نمی تواند کارایی بیشتری نسبت به یک موتور برگشت پذیر داشته باشد.

این اصل را می توان به عنوان گزاره ای از قانون دوم ترمودینامیک در نظر گرفت و می توان آن را معادل بیانیه کلوین و بیانیه کلاوزیوس نشان داد.

$\large \text {COP} _ {\text {R}} \:=\: \frac {1} {Q_H/Q_L \:-\: 1} \\~\\ $ و $\large \text {COP} _ {\text {HP}} \:=\: \frac {1} {1\:-\: Q_L /Q_H}$ضریب عملکرد یخچال و پمپ حرارتی، صرف نظر از اینکه برگشت‌پذیر یا برگشت‌ناپذیر باشند، به صورت زیر تعیین می‌شود.

مقدار گرمای جذب شده از منبع سرد است و مقدار گرمای آزاد شده در منبع گرم نیز با

نشان داده می‌شود. در فرمول محاسبه ضریب عملکرد تمام یخچال‌ها و پمپ‌های حرارتی برگشت‌پذیر، می‌توانیم در رابطه‌های بالا، نسبت انتقال حرارت را با نسبت دمای مطلق (دما برحسب کلوین) منبع گرم و سرد جایگزین کنیم. از این رو، ضریب عملکرد یخچال‌ها و پمپ‌های حرارتی برگشت‌پذیر به قرار زیر است.
$\large \text {COP} _ {\text {R, rev}} \:=\: \frac {1} {T_H/T_L \:-\: 1} \\~\\
\large \text {COP} _ {\text {HP, rev}} \:=\: \frac {1} {1\:-\: T_L /T_H}$
.
چرخه های پمپ حرارتی ترمودینامیکی یا چرخه های برودتی مدل های مفهومی و ریاضی برای سیستم های پمپ حرارتی ، تهویه هوا و برودتی هستند . پمپ گرما یک سیستم مکانیکی است که امکان انتقال گرما از یک مکان ("منبع") در دمای پایین به مکان دیگر ("غرق" یا "غرق گرما") در دمای بالاتر را فراهم می کند.بنابراین اگر هدف گرم کردن سینک گرما باشد (مانند گرم کردن فضای داخلی خانه در یک روز سرد) ، یا "یخچال" یا "کولر" اگر هدف باشد ، می توان یک پمپ گرما را "بخاری" در نظر گرفت. برای گرم کردن منبع گرما (مانند عملکرد عادی فریزر). در هر صورت اصول کارکرد نزدیک است. گرما از یک مکان سرد به یک مکان گرم منتقل می شود.COP R ، Carnot = T L / (T H -T L ) = 1 / ((T H / T L ) - 1)چرخه کارنو یک چرخه قابل برگشت است به طوری که چهار فرایند که آن را تشکیل دو همدما و دو ایزنتروپیک، همچنین می توانید معکوس شود. هنگامی که یک چرخه کارنو به طور معکوس اجرا شود ، به آن یک چرخه کارنو معکوس می گویند . یخچال یا پمپ حرارتی که روی چرخه کارنو معکوس عمل می کند به ترتیب یخچال کارنو یا پمپ حرارتی کارنو نامیده می شود. در مرحله اول این چرخه ، مبرد گرما را به طور هم دما از یک منبع دمای پایین ، T L ، به مقدار Q L جذب می کند . در مرحله بعدی ، مبرد از نظر ایزنتروپیک فشرده می شود و دمای آن به دمای منبع دمای بالا ، T H افزایش می یابد . سپس در این دمای بالا ، مبرد حرارت را به صورت هم دما به مقدار Q H رد می کند. همچنین در این مرحله مبرد از بخار اشباع شده به مایع اشباع شده در کندانسور تبدیل می شود. سرانجام ، مبرد از نظر ایزنتروپیک منبسط می شود تا دمای آن به دمای منبع دمای پایین ، T L کاهش یابد . [2]COP HP ، Carnot = T H / (T H -T L ) = 1 / (1 - (T L / T H ))
تصویر

ارسال پست