Prezentare generală
Ciclul de răcire, Etapa 1. Agentul frigorific fierbinte comprimat de către compresorul este răcit cu aerul ambiant și condensează în schimbătorul de căldură fereastra de aer condiționat
Volumul specific - un volum per unitate de masă. Această proprietate material este adesea folosit in termodinamica. Volumul specific - inversul densității. Acesta se găsește prin împărțirea volumului în greutate. Volumul specific al gazelor poate fi, de asemenea, găsite pe densitatea lor, temperatura și greutatea moleculară. Magnitudinea volum pe unitatea de greutate este folosit mai des, dar uneori, referindu-se la volumul specific, volumul mediu al greutății moleculare. De obicei, contextul este clar care volumul specific în cauză. Unități de masa volumului specific diferă de unitățile de volum specifice de greutate moleculară, astfel încât să puteți înțelege ce fel de volum specific în cauză, privind la unitățile în care se măsoară această valoare. Volumul specific al masei se măsoară în m³ / kg l / kg, sau fut³ / lb, în timp ce volumul specific al masei moleculare măsurate în m³ / mol și unități derivate. În unele cazuri, volumul specific al volumului și greutății moleculare molar sunt numite volum molar specific.
Folosind volumul specific
Dacă vom compara solidele, lichide și gaze, este ușor de observat că schimbarea densitatea sau volumul specific al gazelor este mai ușoară. Apropo, atunci când oamenii vorbesc despre solide și lichide, folosind densitatea de multe ori, și vorbind cu mai multe gaze care ar putea utiliza volumul specific. Volumul specific este utilizat în mod obișnuit atunci când este vorba de sisteme în care sunt prezente în mai multe stări diferite de agregare a substanței sau substanțelor.
ciclu de răcire, etapa 2. răcite cu agent frigorific în formă lichidă trece prin tubul capilar și intră în (schimbătorul de căldură conform ilustrației) vaporizatorului. Aerul cald din încăpere trece prin vaporizator rece, unde este răcit
Sisteme bifazice
Sistemele cu doua faze - sunt sisteme care constau din substanțe în două stări diferite de agregare, cum ar fi fluid-gaz sau lichid-solid. Un amestec de gheață și apă într-un pahar - un bun exemplu al unui sistem de lichid-solid. Sistemul gaz-lichid poate fi găsit într-o instalație de cazane, care funcționează pe gaz în reactorul nuclear sau în instalația de aer condiționat. În unele cazuri, este interesant de observat sistemul cu două faze, de exemplu, pentru a vedea cum se schimbă atunci când temperatura sau presiunea. Deseori interes sunt schimbări în volumul substanței atunci când schimbă starea de agregare a substanței. În acest caz, un volum specific. În general, volumul specific este util pentru a descrie proprietățile sistem în două faze.
În primul rând, ia în considerare exemplele de sisteme în două faze și aplicarea lor în viața de zi cu zi și în tehnologie. Apoi discuta aplicarea volumului specific.
Încălzire, ventilație și aer condiționat
ciclu de răcire, etapa 3. Agentul frigorific în stare gazoasă din evaporator și intră într-un compresor unde este comprimat. Presiunea crește agent frigorific. După aceasta intră în condensator (schimbător de căldură) și ciclul de răcire se repetă
Cele mai multe sisteme de încălzire, ventilație și aer condiționat (HVAC sau în limba engleză HVAC) utilizate în sistemele cu două faze. Când încălzirea apei este uneori încălzită până când se transformă în abur, care este alimentat prin conductele sistemului de încălzire pentru încălzirea spațiilor, se condensează în încălzirea radiatorului revine la cazan în formă lichidă. În multe sisteme de încălzire pentru conductele de apă caldă care circulă. Într-un astfel de sistem de încălzire pentru încălzirea apei folosind cazane. Apa din cazan este încălzit prin arderea combustibilului. Adesea, un combustibil fosil cum ar fi cărbunele sau gazele naturale.
Pe de altă parte, în procesul de răcire utilizează o substanță numită agent frigorific sau agent frigorific. În timpul funcționării, substanța stocată alternativ în două faze - lichid și gaz. La început, agentul frigorific gazos este răcit într-un schimbător de căldură, numit un condensator, până până devine lichid. Condensatorul este răcit în afara incintei. În acest caz, agentul frigorific condensează pe pereții schimbătorului de căldură, renunțând la căldură pentru mediu. După aceea, agentul frigorific este comprimat de compresor și este trecut prin tuburile situate într-o altă cameră răcită schimbător de căldură, numit un evaporator. Se transformă într-un gaz agent frigorific lichid. La această conversie necesită o mulțime de căldură, și care este luată într-o cameră răcită. Agentul frigorific gazos revine la primul schimbător de căldură, iar întregul proces se repetă.
Unitate exterioara aer conditionat a unui sistem split
tranziție lichidă în stare gazoasă necesită cantități mari de energie. În cursul sistemului de răcire ia căldura din cameră pentru a încălzi lichidul de răcire, și astfel răcește încăperea. Condensatorul în instalația de aer condiționat răcește gazul (agent frigorific) dând căldură în mediul înconjurător, adică în afara.
Frigidere de uz casnic și industrial camere frigorifice care funcționează pe același principiu. Unele dispozitive de încălzire, ventilație și aer condiționat integrate într-un singur sistem. În alte cazuri, sistemul de încălzire și de aer condiționat sunt dispozitive separate.
Colectoarele solare sunt folosite pentru răcirea
colectoare solare
colectoare solare functioneaza pe un principiu similar. Panourile solare colectează energia solară este folosită pentru încălzirea aerului sau lichid cum ar fi apa sau antigel. Energia termică rezultată este folosită pentru încălzirea spațiului sau pentru încălzirea apei.
conducte de căldură - sunt dispozitiv de transfer termic ridicat. transferul lor ridicat de căldură asigurată de cantitatea mare de energie este consumată pentru vaporizarea și condensarea de lichid eliberat atunci când în interiorul lor
heatpipe-uri
Procesul funcționează ca un aparat de aer conditionat conducte de căldură, cu diferența că în loc de răcirea aerului răcit suprafață solidă, cum ar fi metal. Se încălzește aceste suprafețe se încălzește lichidul din tuburile, atâta timp cât acest lichid se evapora. Restul procesului este același: gazul este răcit și condensat și din nou a revenit la tubul de încălzire. Exemple de agenți de răcire - este heliu, alcool și mercur. Adesea, astfel de sisteme sunt utilizate în dispozitive electronice, cum ar fi calculatoare, pentru răcirea componentelor electronice predispuse la căldură intensă. De asemenea, aceste sisteme sunt folosite în spațiu în condiții de temperaturi extreme.
Proiectarea și exploatarea sistemelor bifazice
În anumite condiții, substanța în sisteme cu două faze pot fi, în general, în sistem simultan în două faze diferite. Dacă aceste condiții nu sunt îndeplinite, substanța în sistem poate fi doar într-o stare de agregare, așa cum vom descrie în detaliu mai jos.
În sistemele cu două faze, schimbări de temperatură cauzate de variațiile de presiune și nu volumul specific. Uneori, în mod contrar, presiunea și temperatura sunt constante, iar volumul specific este schimbat. Acest lucru se întâmplă atunci când presiunea la o temperatură constantă este menținută în sistem care permite ca o substanță să existe în două faze simultan. În aceste condiții, odată ce sistemul ajunge la temperatura dorită, în cazul în care temperatura nu este schimbat, lichidul trece treptat în stare gazoasă, iar volumul specific este crescut ca rezultat. Desigur, această schimbare și valoarea totală a materiei în sistem. Sistemul ar trebui să fie, de asemenea, proiectat pentru o astfel de creștere a volumului. Pe de altă parte, în sisteme cu un volum limitat și în greutate, în cazul în care este imposibil de a schimba volumul specific, situația arată diferit. Mai jos vom descrie principiul de funcționare a unui astfel de sistem, pe exemplul unei oala sub presiune. Dar să revenim la sistemul nostru, care permite schimbări în volum specific. Volumul specific va crește până când, până când tot lichidul sa evaporat iar sistemul ajunge din nou la echilibru.
Pentru proiectarea cazanelor și turbinelor folosite în centralele electrice, de exemplu gaze naturale, așa cum este ilustrat, necesită o înțelegere a schimbului de căldură și schimbările de presiune în sistemele cu două faze
Numai că ne-am întâlnit cu sisteme de presiune constantă. Acum, ia în considerare un sistem cu o constantă schimbările de temperatură și presiune. Pentru fiecare material există un interval de presiune în care poate fi numai în stare gazoasă. Există, de asemenea, o serie de presiune la care materialul poate fi atât de lichid și gaz. Trebuie remarcat faptul că volumul specific și, de asemenea, variază în funcție de presiune.
Pragul la care substanța nu poate fi simultan în două stări de agregare, există, de asemenea, un lichid. prag de temperatură numită temperatură și presiune critică pragul - presiunea critică. Combinația de temperatură și presiune la care dispar diferențele în proprietățile fazelor lichidă și gazoasă ale substanței în termodinamica se numește punctul critic.
Temperatura, presiunea și volumul specific
În termodinamică, presiunea, temperatura și volumul specific - trei valori, care sunt interconectate și depind unul de altul. Deoarece aceste valori sunt ușor de găsit, este convenabil să se folosească pentru descrierea sistemelor termodinamice. Așa cum am descris mai sus, în cazul în care substanța este prezentă într-o singură fază, modificarea modificări ale presiunii sau temperaturii determina o creștere sau scădere a volumului specific. Deoarece volumul specific este modificat în funcție de material, dar pentru majoritatea gazelor crește presiunea la o temperatură constantă determină o scădere a volumului specific. Pe de altă parte, creșterea temperaturii la presiune constantă crește adesea volum specific. Această dependență poate controla, de asemenea, presiunea sau temperatura folosind variația volumului specific. Este pe acest principiu, și operează o oala sub presiune.
punct de apă la fierbere într-o oala sub presiune este crescută la 121 ° C (250 ° F) la nivelul mării, la o presiune peste presiunea atmosferică la nivelul mării, la 1 bar, sau aproximativ 15 livre pe inch pătrat
Volumul specific într-o oala sub presiune
Cel mai adesea, mâncarea în oala sub presiune - sub forma unui lichid. Desigur, sunt de multe ori într-o oala sub presiune și produse alimentare în stare solidă, cum ar fi carnea și legumele, dar pentru funcționarea cu succes a unui vas sub presiune necesită lichid. Când capacul oala sub presiune bine închisă, aburul iese din ea este numai printr-un tub special, care este pus pe regulatorul de presiune. Prin urmare, în timp ce de gătit într-o oala sub presiune este ușor pentru a menține un anumit volum constant, care se face. Scopul principal al gătit într-o oala sub presiune - prepararea alimentelor folosind o temperatură mai mare și cu cel mai mic evaporarea lichidului. Această metodă accelerează procesul de gătire. O cantitate de abur pentru noi, cu toate acestea, este necesar deoarece aburul supraîncălzit este utilizat într-o oala sub presiune pentru tratamentul termic al produselor. Capacitatea termică a aburului este capacitatea termică mult mai mare de aer, adică, este mult mai bine la energie magazine de aer. Capacitatea termică ridicată a aburului și faptul că oala sub presiune ne permite să-l păstrați până la 120 ° C, înseamnă că produsul este în curs de pregătire în ea mult mai rapid și cu mai puțină energie decât în cazul în care au fost fierte în apă clocotită sau în cuptor.
Pentru a menține aceeași greutate și volum de oala sub presiune aproape nu eliberează abur în timpul gătirii. De asemenea, ajută la menținerea unui volum specific mai mult sau mai puțin constant. Așa cum sa discutat anterior, în cazul în care presiunea, temperatura, sau volumul specific este constantă, valoarea celorlalte două variabile independente una de alta. Adică, odată cu creșterea temperaturii, la fel ca în etapa inițială de gătit într-o oala sub presiune, presiunea din interiorul oala va crește de asemenea. După ceva timp sistemul este în echilibru între presiune și temperatură. Cu creșterea în continuare a temperaturii fluidului exterior într-o oala sub presiune începe să se evapore. Această temperatură - cea mai mare presiune posibilă și datele privind volumul specific. De îndată ce sistemul nostru a ajuns la această temperatură, vom diminua focul, pentru a menține o temperatură constantă și presiune, până la sfârșitul procesului de preparare.
Folosind o oala sub presiune, nu numai că vă permite să economisi energie. Așa cum am menționat mai sus, în timp ce de gătit într-o oala sub presiune este mult mai mică decât dacă am fi folosit alte metode de preparare, astfel încât produsele alimentare se incalzeste mult mai putin, ceea ce este deosebit de important în vreme caldă. În plus, mâncarea gătită într-o oala sub presiune, mult mai sănătos decât, de exemplu, alimente prajite, ca într-o oala sub presiune nu au nevoie de ulei, ceea ce este necesar pentru prăjit.