. Levokretni kružni procei. Uvod Pr. (mehanički- Reverzibilna hidrocentrala Bajna Bašta pontano, zbog razlike u potencijalnim energijama, javlja protok vode analogija a denokratnim kružnim proceima U lučajevima kada ima viška truje u itemu radi kao pumpa (troši truju i tvara akumulaciju vode analogija a levokratnim kružnim proceima Opšta šema energetkih tokova levokretnih kružnih procea oplotni ponor p > i Q pred ( Φpred Radni fluid oplotni izvor i Qprim ( Φ prim Dopunka energija potrebna za otvarivanje levokretnog kruznog procea Svrha potojanja levokretnih kružnih procea je: Hlađenje neavršeno (toplotno izolovanih protora hladnjače, frižideri, razne protorije u letnjem periodu i namenko hlađenje (potupci zamrzavanja proizvoda, pravljenje leda,... različitih materija na temperature niže od temperature okolnog protora Grejanje obično amo za zagrevanje protora nadoknađivanje toplotnih gubitaka 8
Podela Prema vrti principu rada: aborpcione dopunka energija toplota ejektorke dopunka energija kinetička energija kompreione dopunka energija mehanički rad Prema vrti radnog fluida kompreiona protorija e deli: gana idealan ga vazduh parna realan ga O, NH, R, R, R,.... Kompreiona potrojenja levokretnih kružnih procea Dopunka energija mehanički rad (mehanička naga Ukoliko luže za hlađenje, mera (energetkog kvaliteta levokretnog kružnog procea opiuje e tepenom (ili koeficijentom hlađenja Φprim Q ε h = = P W kp prim kp željeno energetko dejtvo DS na okolinu = neophodno energetko dejtvo okoline na DS ε h = OPR - oefficient Of Performance of Refrigerator Φ prim rahladna naga ili rahladni učinak potrojenja P. mehanička naga potrebna za otvarivanje kružnog procea kp Ukoliko luže za grejanje, mera (energetkog kvaliteta levokretnog kružnog procea opiuje e tepenom (ili koeficijentom grejanja Φpred ε g = = P kp Q W pred kp željeno energetko dejtvo DS na okolinu = neophodno energetko dejtvo okoline na DS ε g = OPHP - oefficient Of Performance of Heat Pump Φ prim grejna (toplotna naga ili grejni (toplotni učinak potrojenja P kp. mehanička naga potrebna za otvarivanje kružnog procea 9
δ δ Prikaz u p v i koordinatnom itemu p V min B Q pred Q = 0 B Q pred Q = 0 Q prim A Q prim V max A V min V max V S Matematički pozitivan mer Slike u lične za ve vrte gaova (idealne, poluidealne, realne Analiza levokretnih procea Prvim principom termodinamike (zatvoren DS Pomatra e prot zatvoren termodinamički item (npr. cilindar a klipom i gaom u njemu δq+ δw = du integraljenjem po zatvorenoj konturi, od polaznog tanja( do krajnjeg tanja (: Na onovu ovoga ledi: Q + W = U U = 0 V A B V, A B važi i za ve otale veličinetanja Q Q W A + B + kp = 0 Qprim Qpred + Wkp = 0 Wkp = Qpred Qprim Qprim Qprim ε h = = W Q Q kp pred prim Qpred Qpred ε g = = W Q Q kp pred prim 0
W kp Q pred + Q prim S S S W kp = ds okom levokretnog kružnog procea, veću količinu toplote radni fluid preda okolini, nego što okolina preda radnom fluidu Wkp = Qpred Qprim p B δq = 0 p p B max D δq = 0 +W kp + W kp A δq = 0 p min A δq = 0 V min V max V V W kp = pdv W = W + W kp V, A B V, B A W = W + W kp V,uložen V,izvršen ili W = W W kp V,uložen V,izvršen W kp = Vd p W = W + W kp teh, D V, D Wkp = Wteh,uložen + Wteh,izvršen ili Wkp = Wteh,uložen Wteh,izvršen okom levokretnog kružnog procea, više rada e uloži, nego što radni fluid rada izvrši nad okolinom. o znači da ukupan rad levokretnog kružnog procea, razlika uloženog (+ i apolutne vredoti izvršenog rada (, (bilo zapreminkog, bilo tehnčkog ima pozitivnu vrednot.
d d. Parna kompreiona rahladna potrojenja.. Karnoov (arnot levokretni kružni proce Kao i kod denokretnih, Karnoov levokreti kružni proce je termodinamički najbolji levoktrtni kružni proce povratni kružni proce Levokretni Karnoov kružni proce, kao i denokretni, atoji e od povratne promene tanja: - izentropke kompreije = idem - izotermkog hlađenja = idem = = - izentropke ekpanzije = idem - izotermkog zagrevanja = idem = = i = idem I Karnoov levokretni kružni proe je povratni kružni proce Si = Sti + Stp + Sr = 0 tp ti Detaljna šema potrojenja Šema potrojenja Kondenzator P tur Φ kd = idem tp = Φ pred P kom Kd urbina ti= idem = Φ prim Iparivač Φ i Hlađ eni protor Kom preor I Kp
d d d d RASHLADNA SNAGA toplotni protok a toplotnog izvora na rahladni fluid (primljeni toplotni protok Φ = Φ = Φ = q ( h h = q ( ( hl prim I m m i ili RASHLADNI UČINAK količina toplote koju rahladni fluid u iparivaču primi od toplotnog izvora Q = Q = Q = Q = m( h h = m ( ( hl prim I - i tp P kp ti Φ prim q m Predati toplotni protok toplotni protok a rahladnog fluida na toplotni ponor Φ = Φ = q ( h h = q ( ( pred Kd m m p ili količina toplote koju rahladni fluid u kondenzatoru preda toplotnom ponoru Q = Q = m( h h = m ( ( pred Kd p Φ pred tp ti q m Mehanička naga uložena za pogon kompreora Pkom = qm( h h ( = idem ili rad uložen za pogon kompreora W = m( h h ( = idem kom Mehanička naga koju pri izentropkom i ravnotežnom širenju u turbini para preda vratilu P = qm ( h h ( = idem tur
d d ili rad koju pri izentropkom i ravnotežnom širenju u turbini para preda vratilu ( dobijeni rad W = m( h h ( = idem tur Mehanička naga potrebna za otvarivanje levokretnog kružnog procea [( ( ] P = P P = q h h h h kp kom tur m [ ] P = Φ Φ = Φ Φ = q ( h h ( h h = q ( ( kp pred prim Kd I m m i p tp P kp ti q m Koeficijent hlađenja ε h, arnot h, Φprim Φprim = ε = = = P Φ Φ kp pred prim ε h,c i( S S i = = ( S S ( S S p p p i Zbog činjenice da je proce iparavanja, odnono kondenzacije realnog fluida izobarkoizotermki proce, izotermki procei - i - e relativno lako otvaruju ehnički problemi e javljaju pri otvarivanju procea izentropkog abijanja vlažne pare -, odnono, njenog izentropkog abijanja širenja -. Rad koji radni fluid izvrši u turbini W izvrš je veoma mali, dvofazne mešavine tehički nepodobni radi fludi, a turbina (ili ekpazioni cilindar je veoma kup uređaj, proce - turbina e zamenjuje a (mnogo jeftinijim prigušnim ventilom Kompreor uiava vlažnu paru iti problemi i kod Rankin-Klauzijuovog procea proce -, tanje, pomera e u deno do tanja uve ili čak predrejane pare. o e obezbeđuje ili automatkim upravljanjem (regulacijom procea ili ugradnjom dopunkog uređaj odvajača tečnoti (pare.
.. Parno kompreiono rahladno potrojnje a prigušnim ventilom i a uavanjem (uvozaićene pare u kompreor idelan ciklu Prikaz procea u koordinatnom itemu Šema potrojenja (ermodinamika Kd h = h = idem tp ti PV Φ i = Φ kd = idem tp = idem ti Φ prim I = Φ pred Kp P kom Prikaz procea u h koordinatnom itemu Hlađeni protor h q pred = idem w komp q prim h = h Šema potrojenja (Primenjena termodinamika, Rahladna potrojenjenja,... - parno kompreiono rahladno potrojenje a prigušnim ventilom i a odvajačem tečnoti Kd Odvajač tečnoti PV Φ pred Kd Kp tp= idem Kp,, V, O = idem ti I Φ prim Hlađeni protor PV I 5
Rahladna naga Φhl = Φprim = ΦI = qm( h h ili rahladni učinak Q = Q = Q = Q = m( h h hl prim I - = idem tp ti h = h Φ prim q m Predati toplotni protok toplotni protok a rahladnog fluida na toplotni ponor Φ = Φ = qm( h h pred Kd ili količina toplote koju rahladni fluid u kondenzatoru preda toplotnom ponoru h = h = idem tp ti Q = Q = m( h h pred Kd Φ pred q m Mehanička naga uložena za pogon kompreora Pkom = Φpred Φprim = ΦKd ΦI = qm( h h ili rad uložen za pogon kompreora W = W = Q Q = Q Q = m( h h kom teh,- pred prim Kd I h = h = idem tp ti P kom Koeficijent hlađenja ε h q m Φ Φ q ( h h h h = = = = P P q ( h h h h prim i m kp kom m 6
ermodinamička analiza Zamenom turbine a prigušnim ventilom, itovremeno e manjuje rahladna naga potrojenja za Φ = Φ = q ( prim I m i h = h = idem tp ti Φprim q m i za iti izno povećava potrebna mehanička naga potrebna za pogon kompreora P = q (, kom m i pa e koeficijent hlađenja tako manjuje po dva onova Primer potrojenja tzv. kućni frižider h = h P kp = P kom = idem tp ti q m 7
.. Odtupanja realnog od idealnog ciklua kompreiono rahladnih potrojnja p = i dem i d tp h = h p = i dem ti q m Iako u i pri procema predaje toplote (kondezator, ipariavač, neizotavnu priutni diipativni efekti, pa ovi procei realno niu izobarki, ova odtupanja u beznačajna, pa e obično ne uzimaju u obzir. Najveće odtupanje realnog od idealnog procea dešava e u proceu adijatermkog abijanja pare u kompreoru. Pri tom, odvijanje procea u mehanička neravnoteža tokom procea predtavlja glavni uzročnik njegove nepovratnoti procea i povećanja entropije. o dalje ima za poledicu povećanu potrebnu mehaničke nage za pogon kompreora. P kom id tp h = h ti P kom Stepen odtupanja realnih od idealnih procea u kompreoru opiuje e preko tepena dobrote adijatermne kompreije (unutrašnjeg tepana korinoti kompreora. η idealno idealno kom kom Wkom Ptur hid h d = ηi = = = realno realno Wkom Ptur h h q m 8
.. Parno kompreiono rahladno potrojnje a pothlađivanjem kondenzata, prigušnim ventilom i uavanjem pregrejane pare u kompreor Prikaz procea u koordinatnom itemu Šema potrojenja Ph Kd h = h5 5 = idem 6 tp ti PV = idem tp Hlađeni protor 5 6 I Pr Kp = idem ti Prikaz procea u h koordinatnom itemu h q pred = idem w komp 6 q prim 5 h = h5 Količina toplote koju rahladni fluid primi (primljeni toplotni protok RASHLADNI UČINAK Qprim = Qi + Qpr = Q-6 + Q6- = m( h h6 Φ prim = qm( h h6 ( Količina toplote koju rahladni fluid preda (predati toplotni protok Qpred = Qkd + Qph = Q- + Q- = m( h h Φ pred = qm( h h ( Rad uložen za pogon kompreora (mehanička naga uložena za pogon kompreora Wkomp = Wteh,- = m( h h Pkomp = qm( h h ( = idem Koeficijent hlađenja Φprim h h5 ε h = = P h h komp 9
..5 Grejne (toplotne pumpe Parno kompreiono rahladno potrojenje a ili bez pothlađivanja kondenzata, prigušnim ventilom i uavanjem uve ili pregrejane pare u kompreor Svrha potrojenja zagrevanje nekog medijuma najčešće vaduha, vode (bazeni,... Prikaz procea u koordinatnom itemu Šema potrojenja h = h = idem tp ti PV = idem ti Grejani protor Kd = idem tp I Kp Prikaz procea u h koordinatnom itemu h q pred = idem w komp q prim h = h Količina toplote koju rahladni fluid preda (predati toplotni protok GREJNI (OPLONI UČINAK Qpred = Q- = m( h h Φ pred = qm( h h ( Količina toplote koju rahladni fluid primi (primljeni toplotni protok Qprim = Q- = m( h h Φ prim = qm( h h ( 50
Rad uložen za pogon kompreora (mehanička naga uložena za pogon kompreora Wkomp = Wteh,- = m( h h Pkomp = qm( h h ( = idem Koeficijent grejanja Φ h h εg = = P h h pred komp..6 Princip rada kućnih klima uređaja ti PV Kd I tp > Kp ti ti PV Kp I Kd tp > ti Grejanje vazduha u protorijama (zimki period toplotna pumpa Hlađenje vazduha u protorijama (letnji period rahladni uređaj = idem tp ti = idem tp ti h = h h = h 5
. Gana kompreiona rahladna potrojenja Gana korite ga (vazduh idelan ga kao radni (rahladni fluid.. Potrojenja koja rade po levoktrtnom Džulovom levokretnom kružnom proceu Prikaz procea u koordinatnom itemu Šema potrojenja Koeficijent hlađenja Φprim Φprim qm cp ( εh = = = P Φ Φ q c ( q c ( kp pred prim m p m p ε h = = = Uvođenjem odnoa pritiaka pmax p π = = pmin p i uz pomoć odnoa koji važ za politropke promene tanja κ κ κ p κ p = κ κ p ( p = ε = h κ κ π 5
Prikaz levokretnog Džulovog kružnog procea u p v koordinatnom itemu 5